موسسه اپتیک چانگچون وضعیت توسعه و روند دوربین‌های فراطیفی از نوع طیف‌سنجی فیلتر را تجزیه و تحلیل می‌کند.

دوربین‌های فراطیفی می‌توانند فناوری تصویربرداری را با فناوری تشخیص طیفی ترکیب کنند و در حین تصویربرداری از ویژگی‌های فضایی یک هدف، می‌توانند نوارهای باریک متعددی را برای هر عنصر تصویر فضایی تشکیل دهند تا به پوشش طیفی پیوسته دست یابند و اطلاعات طیفی مختلف می‌توانند به طور کامل تفاوت‌های فیزیکی را منعکس کنند. ساختار و ترکیب شیمیایی در یک ویژگی در مقایسه با تصویربرداری فضایی دو بعدی سنتی، دوربین‌های فراطیفی می‌توانند اطلاعات فضایی و طیفی در مورد هدف به دست آورند. در یک وضوح فضایی خاص، آنها می توانند ویژگی های طیفی پیوسته منحصر به فرد ویژگی های زمین را در طیف گسترده ای از باندهای طیفی به دست آورند که مزایای قابل توجهی برای شناسایی و تشخیص دقیق ویژگی های زمین دارد. ارزش کاربرد قابل توجهی در کشاورزی، جنگلداری، آب، خاک، معدن و سایر بررسی های منابع و نظارت بر محیط زیست دارد.

با توسعه سریع فناوری پوشش فیلتر، توسعه دوربین های طیفی طیفی فیلتر به طور گسترده ای ترویج شده است. دوربین‌های فراطیفی مبتنی بر اصل طیف‌سنجی فیلتر، با مزایای پهنای باند زیاد، وضوح فضایی بالا، وضوح طیفی بالا و اندازه سبک و کوچک، به بخشی ضروری از بارهای سنجش از راه دور فراطیفی تبدیل شده‌اند. آنها به طور گسترده ای در شبکه صورت های فلکی ابرطیفی ریز-نانو ماهواره ای استفاده می شوند.

به گفته McMasters Consulting، گروه تحقیقاتی لیو چونیو در موسسه اپتیک و مکانیک دقیق و فیزیک چانگچون، آکادمی علوم چین، اخیراً مقاله ای را در مجله مهندسی مادون قرمز و لیزر با موضوع "وضعیت و روند دوربین های طیف سنجی فیلتر فیلتر" منتشر کرده است. توسعه." لیو چونیو عمدتاً در تحقیقات طراحی سیستم های نوری و طراحی کلی سیستم های اپتوالکترونیکی مشغول است.

نمودار شماتیک اصل تصویربرداری فراطیفی

این تحقیق عمدتاً به بررسی دوربین‌های فراطیفی طیف‌سنجی فیلتر می‌پردازد، محموله‌های تصویربرداری فراطیفی درون‌برد با طیف‌سنجی فیلتر معمولی در داخل و خارج از کشور و سیستم‌های تصویربرداری فراطیفی طیف‌سنجی فیلتر در حال توسعه بر روی زمین را معرفی می‌کند و راه‌حل‌های فنی، شاخص‌های عملکرد و کاربرد را تحلیل می‌کند. چشم انداز این سیستم ها، و ویژگی های فنی، مزایا و معایب دوربین های ابرطیفی مبتنی بر اصول طیف سنجی فیلتر را توضیح می دهد. جنبه های فنی، مزایا و معایب دوربین های ابرطیفی بر اساس اصل طیف سنجی فیلتر توضیح داده شده و در نهایت روند توسعه دوربین های طیف سنجی فیلتر پیش بینی شده است.

دوربین ابرطیفی چرخ فیلتر از چرخ فیلتر به عنوان عنصر طیفی برای به دست آوردن تصاویر طیفی از باندهای طول موج مختلف با چرخش چرخ فیلتر استفاده می کند، بنابراین جداسازی طیفی نور پیچیده به تک رنگ را کامل می کند. جزء حیاتی یک دوربین ابرطیفی چرخ فیلتر، چرخ فیلتر است که یک چرخ فیلتر می تواند با توجه به باندهای مشاهده مختلف، محدوده طیفی مربوطه را جایگزین کند. با توسعه فناوری تصویربرداری طیفی، تعداد باندهای تشخیص در حال افزایش است و چرخ فیلتر دیگر نمی تواند طیف گسترده ای از مشاهدات با وضوح بالا را برآورده کند، بنابراین به طور فزاینده ای در تشخیص چند طیفی استفاده می شود.

دوربین‌های فراطیفی فیلتر قابل تنظیم از فیلترهای قابل تنظیم به‌عنوان اجزای طیفی استفاده می‌کنند و عمدتاً به دوربین‌های فراطیفی فیلتر قابل تنظیم کریستال مایع (LCTF)، دوربین‌های فراطیفی فیلتر تنظیم‌پذیر Acousto-Optic (AOTF) و دوربین‌های حفره‌ای FP قابل تنظیم MEMS تقسیم می‌شوند. دوربین‌های فراطیفی فیلترهای حفره‌ای Fabry-Perot (AOTF) با قابلیت تنظیم MEMS.

دوربین فراطیفی فیلتر گوه‌ای، که به عنوان دوربین فراطیفی فیلتر قابل تنظیم نیز شناخته می‌شود، نمونه‌برداری مداوم را در مناطق طیفی و فضایی امکان‌پذیر می‌سازد. مفهوم استفاده از یک لایه لایه نازک گوه ای شکل به عنوان فیلتر و نصب آن در نزدیکی یک آشکارساز آرایه دو بعدی به گونه ای است که چندین عنصر تصویری سنسور با باند طیفی خاصی از فیلتر قابل تنظیم مطابقت داشته باشند. بسته به تناظر بین میله های فیلتر گرادیان و عناصر تصویر آشکارساز، دوربین های ابرطیفی فیلتر گرادیان را می توان به انواع گرادیان خطی و آرایه فیلتر تقسیم کرد.

ساختار و طیف‌سنجی یک فیلتر خطی پیشرونده

نقاط کوانتومی که به نام «نانوکریستال» نیز شناخته می‌شوند، مواد معدنی هستند که بسیار پایدار هستند و شعاع آن‌ها کوچک‌تر از شعاع یک موج اکسایتون بزرگ است. ادغام انواع مختلف نقاط کوانتومی امکان تشخیص همزمان طول موج های مختلف را فراهم می کند، که این اصل پشت توسعه طیف سنج نقطه کوانتومی (CQD) است. مفهوم سنتی طیف‌سنج‌ها با اجزای نوری و مکانیکی با دقت بالا، حجیم، گران، پیچیده و به‌شدت محدود در کاربرد است.

نمودار اصلی طیف سنج نقطه کوانتومی NIR

به طور کلی، دوربین فراطیفی از نوع طیف‌سنجی فیلتر در مرحله اولیه خود است و وضوح طیفی آن هنوز باید با روش طیف‌سنجی پراکندگی توری با دقت بالا قابل مقایسه باشد. علاوه بر این، ترکیب فیلتر و آشکارساز وضوح طیفی سیستم را بیشتر بهبود می بخشد، که حتی می تواند با طیف سنجی پراکنده گریتینگ با دقت بالا قابل مقایسه باشد. بنابراین، ترکیب ویفرهای فیلتر و آشکارساز نیز یک روند توسعه قابل توجه دوربین های فراطیفی پوشش داده شده است. به راحتی می توان دید که توسعه دوربین های ابرطیفی مبتنی بر فیلتر باعث رشد مخرب در زمینه تصویربرداری فراطیفی می شود که به نوبه خود باعث توسعه فناوری سنجش از دور فراطیفی برای ماهواره های میکرو نانو و ایجاد مشکلات فنی می شود. پایه و اساس عملیات عملیاتی آینده صور فلکی ماهواره‌ای میکرونانو ابرطیفی در مدار برای خدمت بهتر به اقتصاد ملی.

این پروژه توسط بنیاد ملی علوم طبیعی چین (41504143)، پروژه توسعه تجهیزات تحقیقاتی آکادمی علوم چین (YJKYYQ20190044)، بنیاد علوم طبیعی استان آنهویی (1908085 ME135) و شورای ارتقای نوآوری جوانان حمایت شد. آکادمی علوم چین (2016203).