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什么是分光器?

分光器的目的是将收集器收集的地面电磁波信息分解成所需要的光谱成分。常用的分光元器件有分光棱镜、衍射光栅和分光滤光片。光学传感器通常使用棱镜或滤光片将入射光分离成不同的光谱区域。而电子传感器则大都使用衍射光栅,因为街射光栅分光效率高、体积小、重量轻。

分光棱镜是依据物质折射率随波长变化的原理来进行分光的。当光波从物质表面入射到其内部时,物质对光波的折射率会随波长改变。所以入射到校镜上的光经校镜透射或经其内部反射出来后,就会按不同波长向不同的方向传播出去,从而实现分光。常见的分光棱镜有60°棱镜、30°棱镜等。

衍射光栅的分光非常精确,间隔一致,分光边界清晰。从地面传递来的光线要通过一个聚光镜,它的作用是产生一束平行光线以某个角度照射到衍射光栅。当光线入射到衍射光栅,与光栅相互作用时将会发生抵消干涉和相长干涉。抵消干涉会使某些波长的光线受到抑制,而相长干涉则会使某些波长的能量获得增强。由于光栅相对于不同的光线有特定的角度,所以不同波长的光线的衍射角度是不同的,从而使得入射的光线能依照光谱波长进行分离。然后,这些光线将照射到探测器进行光谱感应。

分光滤光片是能从某一光束中透射或反射特定波长光线的元件。从其分光功能上看,可分为两种形式:长波通或短波通滤光片和带通滤光片。长波通滤光片是仅让某波长以上的光通过;短波通滤光片是仅让某波长以内的光通过的滤光片。常用的短波通滤光片是热红外区的热反射镜和吸收滤光片。热反射镜反射特定的短波波段,供探测器探测使用,而长波被透射出去。吸收滤光片是用玻璃或在明胶基板上涂抹着色剂或染料制作而成的,它可以吸收某些特定波长的光,常见的长波通滤光片是吸收滤光片和热红外区用的低温反射镜。低温反射镜反射大于某波长的波段,供探测器探测使用,而短波被透射掉。带通滤光片的作用是仅让特定波段电磁波通过,常见的有干涉滤光片、偏振光干涉滤光片。干涉滤光片的原理是,如果光入射到薄膜上,就会在薄膜内发生多重反射,形成光的干涉,从而让特定波长间隔的光透射出去。偏振光干涉滤光片仅透射特定波长的光,并且可以得到较窄波段(0.1nm)的透射光。另外,对长波通和短波通滤光片进行组合也可得到带通滤光片。