干涉光谱成像技术发展的回顾（特邀）

干涉光谱成像仪是基于现代光学技术、光谱技术、电子技术及计算机技术发展起来的一种用于精密光学测量的强有力工具。与色散型、滤光片型光谱成像技术相比较,干涉光谱成像技术因其具有高分辨本领、高灵敏度以及高波数准确度等优势,被广泛应用于农林水体监测、大气污染监控、国土矿产勘查以及天文目标观测等领域。本文按照光程获取方式的类型,从时间调制、空间调制以及时空联合调制三个方面综述了国内外干涉光谱成像技术的研究现状,并对每种类型的代表性研究成果进行了介绍和回顾。最后,对干涉光谱成像技术的未来研究趋势进行了展望。     

CCD对高空间分辨率波前干涉检测的影响

推导并用实验验证了光强与入射波前在单位像元面积里成近似线性关系,从而得到入射波前经CCD采样后的功率谱密度（PSD）公式.根据该公式,模拟分析了影响CCD采集系统的系统传递函数的各个因素：入射波前、CCD的填充因子及CCD的曝光时间,得出了他们与系统传递函数的定性关系,并且通过实验明确CCD曝光时间对高空间分辨率波前检测不确定度的影响,为高空间分辨率干涉设计提供了理论依据.     

移相器微位移旋转误差的分析及测试

以压电陶瓷(PZT)微位移器为主要研究对象, 引入一种处理静态干涉图的新方法--虚光栅移相叠栅条纹法,设计实验对一台实际使用的移相器微位移旋转误差进行测试研究,对其引起的波面旋转情况进行了定量的计算分析,并给出测试结果.用虚光栅移相叠栅条纹法处理实验中加有载频的干涉图时,不需要使用任何移相器件,可以进行动态位相的检测,整个移相过程用计算机进行控制,避免了引入额外的移相误差.     

基于ROI编码的干涉超光谱图像近无损压缩

针对干涉超光谱成像仪所成图像的特点,提出了一种基于ROI（Region of Interest,感兴趣区域）编码的干涉超光谱图像序列压缩方法.利用帧内差值变换,结合矩形ROI编码,在提高遥感图像压缩比的同时,使压缩后的重建图像质量达到近无损的技术要求.实验结果表明,这种压缩方法在干涉超光谱图像压缩中当相对光谱二次误差为2.04％时,干涉图像的压缩比达到9.66∶1.     

阵列波导光栅波分复用/解复用器光谱响应效率的理论模型

基于单模光波导的本征模场分布,瑞利－索末菲衍射积分公式和天线原理的互易定理,给出耦合器中两个非接触平面光波导耦合特性的描述.基此,根据等光程差不等振幅多光束干涉的光场叠加原理,推导出新颖的阵列波导光栅波分复用/解复用器的光谱响应效率的解析函数表达式,这些表达式可为快速精确分析阵列波导光栅波分复用/解复用器的特性提供理论基础.同时,介绍了一个计算阵列波导光栅波分复用/解复用器特性的例子,给出其光谱响应度和信号通道串扰.     

基于Radon变换的横向剪切干涉图的自动检测技术

在分析测试原理的基础上,指出了现有方法的横向剪切量获得的不足,根据剪切图和Radon变换在边缘处具有突变的特点,提出了一种基于Radon变换的横向剪切干涉图的剪切量的自动检测方法,首先根据二维图像的Radon变换结果,得到剪切图的横向移动方向,对图形进行方向校正。然后利用干涉图形的特点对图形在X和Y方向上进行Radon变换,得到剪切量。利用MATLAB进行编程,实验结果表明该方法具有很好的性能和较高的实用价值。     

杨氏双缝干涉实验中的光谱奇异现象

基于部分相干光的传输理论,研究了杨氏双缝干涉实验中的光谱奇异现象。发现在杨氏双缝干涉实验干涉场区中的某个点的光谱奇异现象,它会随着某些参量(如源光谱宽度Γ′,缝宽参量ε,相对空间相干度Δ0)的变化而改变,指出该现象可应用于信息的编码及自由空间的信息传输。     

掩埋式多模干涉型分束器的反射性能

通过束传播方法(BPM)模拟了SiO2基掩埋式波导结构多模干涉(MMI)型分束器的反射性能,模拟结果表明,MMI工作在分束模式时存在最优的多模干涉长度实现最大输出和最小反射,而在合束模式下实现最大输出时反射也达到最大,这是由自映象原理决定的。SiO2基掩埋式波导结构MMI分束器对反射具有良好的抑制作用,其最大反射功率为-60dB。分析表明,多模干涉区末端的界面反射率决定了器件的反射强弱,SiO2基掩埋式波导的界面反射率非常低,这是其低反射的原因。     

相干梯度敏感干涉测量技术及在静态断裂力学实验中的应用

介绍了相干梯度敏感(CGS)干涉测量技术的基本原理及其在静态Ⅰ型断裂实验中的应用,验证了该方法对裂纹尖端局部变形场和断裂特性进行定量研究的可行性。给出了代表静态Ⅰ型裂纹尖端奇异场光力学信息的CGS控制方程,模拟并分析了Ⅰ型裂纹尖端的CGS条纹模式,对静态Ⅰ型裂纹尖端变形场和断裂特性进行了三点弯曲的CGS试验,并提取了应力强度因子KⅠ。结果表明,试验结果与理论分析结果相吻合。