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申请/专利权人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

摘要：本发明涉及光谱成像技术领域，尤其涉及一种中长波红外光谱调制快照成像光谱仪及图谱重建方法，目标光场经望远系统、孔径光阑和成像物镜进入由超表面单元组成的红外光谱调制器件中进行中长波红外波段的光谱调制；红外光谱调制器件的出射光经过分色镜被分为中波红外光和长波红外光，并分别射入对应的成像物镜和面阵探测器中；采用基于超表面的红外光谱调制器件配合多模式空分复用实现多模态光谱调制，有效提升光谱分辨率；提出的图谱重建方法采用光谱编码孔径配合神经网络的图谱信息解调技术，有效提升空间分辨率，实现光场光谱信息及图像信息快照式集成高分辨率探测。

主权项：1.一种中长波红外光谱调制快照成像光谱仪，其特征在于，具体包括望远系统、孔径光阑、成像物镜、红外光谱调制器件、分色镜、中波红外成像光谱通道和长波红外成像光谱通道；其中，目标光场经所述望远系统进行收束，再依次经过所述孔径光阑和所述成像物镜成像到所述红外光谱调制器件上得到光谱调制成像光场；所述光谱调制成像光场入射到所述分色镜上，所述分色镜将所述光谱调制成像光场分为长波红外光和中波红外光，所述中波红外光进入所述中波红外成像光谱通道中，所述长波红外光进入所述长波红外成像光谱通道中；所述中波红外成像光谱通道包括中波红外中继成像镜和中波红外面阵探测器，所述中波红外光经所述中波红外中继成像镜成像到所述中波红外面阵探测器上，所述中波红外面阵探测器包括中波红外冷屏光阑和中波红外焦平面阵列；所述中波红外冷屏光阑位于所述中波红外中继成像镜的像方焦面处并与所述中波红外中继成像镜的出射光瞳重合；所述中波红外焦平面阵列位于所述中波红外中继成像镜的像面处，且所述中波红外焦平面阵列的每一个像元对应所述红外光谱调制器件上的一个超表面单元经所述中波红外中继成像镜后的像；所述中波红外光射入所述中波红外冷屏光阑中进行杂散光抑制后，在所述中波红外焦平面阵列进行成像；所述长波红外成像光谱通道包括长波红外中继成像镜和长波红外面阵探测器，所述长波红外光经所述长波红外中继成像镜成像到所述长波红外面阵探测器上；所述长波红外面阵探测器包括长波红外冷屏光阑和长波红外焦平面阵列；其中，所述长波红外冷屏光阑位于所述长波红外中继成像镜的像方焦面处并与所述长波红外中继成像镜的出射光瞳重合；所述长波红外焦平面阵列位于所述长波红外中继成像镜的像面处，且所述长波红外焦平面阵列的每一个像元对应一个超表面单元经所述长波红外中继成像镜后的像；所述长波红外光射入所述长波红外冷屏光阑中进行杂散光抑制后，在所述长波红外焦平面阵列进行成像；不少于两个的相邻超表面单元动态组合构建任意形状的光谱调制单元进行光谱测量，所述光谱调制单元阵列化重复得到所述红外光谱调制器件，且相邻的光谱调制单元之间随机共用相同的超表面单元；所述红外光谱调制器件包括阵列化排布的超表面单元，每个超表面单元经所述中波红外中继成像镜或所述长波红外中继成像镜分别对应所述中波红外面阵探测器或所述长波红外面阵探测器的一个像元，且每两个相邻的超表面单元的光谱透过率函数之间的相关系数的绝对值小于0.1；所述超表面单元包括不少于两个的亚波长周期的微纳结构阵列；每个微纳结构阵列为具有四重旋转对称性的结构，不同的微纳结构阵列具有不同的光谱调制特性；每两个相邻的超表面单元的微纳结构阵列均不同。

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