يحلل معهد تشانغتشون للبصريات حالة تطور واتجاهات الكاميرات الفائقة الطيفية من نوع الفلتر الطيفي

يمكن للكاميرات الفائقة الطيفية أن تجمع بين تقنية التصوير وتكنولوجيا الكشف الطيفي ، وأثناء تصوير السمات المكانية للهدف ، يمكنها تشكيل نطاقات ضيقة متعددة لكل عنصر من عناصر الصورة المكانية لتحقيق تغطية طيفية مستمرة ، ويمكن أن تعكس المعلومات الطيفية المختلفة بشكل كامل الاختلافات في المادية التركيب والتركيب الكيميائي داخل الميزة. بالمقارنة مع التصوير المكاني التقليدي ثنائي الأبعاد ، يمكن للكاميرات الفائقة الطيفية الحصول على معلومات مكانية وطيفية حول الهدف. عند دقة مكانية محددة ، يمكنهم تحقيق السمات الطيفية الفريدة المستمرة لسمات الأرض في مجموعة واسعة من النطاقات الطيفية ، والتي لها مزايا مهمة في تحديد معالم الأرض واكتشافها بدقة. لها قيمة تطبيقية كبيرة في الزراعة والغابات والمياه والتربة والتعدين ومسوحات الموارد الأخرى والرصد البيئي.

مع التطور السريع لتقنية طلاء المرشح ، تم تعزيز تطوير الكاميرات الطيفية الفائقة للفلتر على نطاق واسع. أصبحت الكاميرات الفائقة الطيفية القائمة على مبدأ التحليل الطيفي للمرشح جزءًا أساسيًا من أحمال الاستشعار عن بُعد الفائقة الطيفية مع مزايا النطاق الترددي الكبير ، والدقة المكانية العالية ، والدقة الطيفية العالية ، والضوء والحجم الصغير. يتم استخدامها على نطاق واسع في شبكة الأبراج الفائقة الطيفية من الأقمار الصناعية النانوية.

وفقًا لـ McMasters Consulting ، نشر فريق Liu Chunyu البحثي في ​​معهد Changchun للبصريات والميكانيكا الدقيقة والفيزياء ، الأكاديمية الصينية للعلوم ، مؤخرًا مقالًا في مجلة Infrared and Laser Engineering حول موضوع "حالة واتجاهات الكاميرا الطيفية المرشح الفائقة الطيفية تطوير." يعمل Liu Chunyu بشكل أساسي في البحث في تصميم النظام البصري والتصميم العام للأنظمة الإلكترونية الضوئية.

رسم تخطيطي لمبدأ التصوير الفائق الطيفي

يستعرض هذا البحث بشكل أساسي الكاميرات الطيفية الفائقة للمرشح ، ويقدم حمولات التصوير الطيفي الفائق الطيفي النموذجية على متن الطائرة في الداخل والخارج ، وأنظمة التصوير الطيفي الطيفي للمرشح قيد التطوير على الأرض ، ويحلل الحلول التقنية ، ومؤشرات الأداء ، والتطبيق آفاق هذه الأنظمة ، ويشرح الخصائص التقنية ، ومزايا ، وعيوب الكاميرات الفائقة الطيفية القائمة على مبدأ التحليل الطيفي للمرشح. يتم شرح الجوانب الفنية والفوائد والعيوب للكاميرات الفائقة الطيفية على أساس مبدأ التحليل الطيفي للمرشح ، وأخيراً ، يُتوقع اتجاه تطوير الكاميرات الطيفية للمرشح.

تستخدم الكاميرا الفائقة الطيفية لعجلة المرشح عجلة المرشح كعنصر طيفي للحصول على صور طيفية لنطاقات أطوال موجية مختلفة عن طريق تدوير عجلة المرشح ، وبالتالي إكمال الفصل الطيفي للضوء المعقد إلى أحادي اللون. المكون الحاسم للكاميرا الفائقة الطيفية لعجلة المرشح هو عجلة المرشح ، والتي يمكن لعجلة المرشح أن تحل محل النطاق الطيفي المقابل وفقًا لنطاقات المراقبة المختلفة. مع تطور تقنية التصوير الطيفي ، يتزايد عدد نطاقات الكشف ، ولم تعد عجلة المرشح قادرة على تلبية مجموعة واسعة من المراقبة عالية الدقة ، لذلك يتم استخدامها بشكل متزايد في الكشف متعدد الأطياف.

تستخدم الكاميرات الفائقة الطيفية ذات الفلتر القابل للضبط مرشحات قابلة للضبط كمكونات طيفية وتنقسم بشكل أساسي إلى الكاميرات الفائقة الطيفية ذات الفلتر البلوري السائل (LCTF) ، والكاميرات الفائقة الطيفية (AOTF) المرشح القابل للضبط من الكريستال السائل ، وكاميرات تجويف FP القابلة للضبط MEMS. مرشحات تجويف فابري بيرو (AOTF) قابلة للضبط MEMS الكاميرات الفائقة الطيفية.

تتيح الكاميرا الفائقة الطيفية ذات الفلتر الإسفيني ، والمعروفة أيضًا باسم الكاميرا الفائقة الطيفية ذات الفلتر القابل للضبط ، أخذ العينات باستمرار في المناطق الطيفية والمكانية. يتمثل المفهوم في استخدام وسيط غشاء رقيق متعدد الطبقات على شكل إسفين كمرشح وتركيبه بالقرب من كاشف صفيف ثنائي الأبعاد بحيث تتوافق العديد من عناصر الصورة في المستشعر مع نطاق طيفي معين للمرشح القابل للضبط. اعتمادًا على المراسلات بين أشرطة مرشح التدرج وعناصر الصورة للكاشف ، يمكن تقسيم الكاميرات الفائقة الطيفية لمرشح التدرج إلى التدرج الخطي وأنواع مصفوفة المرشح.

هيكل والتحليل الطيفي للمرشح الخطي التدريجي

النقاط الكمومية ، والمعروفة أيضًا باسم "البلورات النانوية" ، هي مواد غير عضوية تتسم بدرجة عالية من الثبات ولها نصف قطر أصغر من نصف قطر موجة إكسيتون كبيرة. يسمح دمج أنواع مختلفة من النقاط الكمومية بالكشف المتزامن لأطوال موجية مختلفة ، وهو المبدأ الكامن وراء تطوير مطياف النقطة الكمومية (CQD). إن المفهوم التقليدي لمقاييس الطيف ذات المكونات البصرية والميكانيكية عالية الدقة ضخم ومكلف ومعقد ومحدود بشدة في التطبيق.

رسم تخطيطي لمطياف نقطة الكم NIR

بشكل عام ، تكون الكاميرا الفائقة الطيفية من نوع المرشح في مرحلتها الأولية ، ولا تزال الدقة الطيفية لها بحاجة إلى أن تكون قابلة للمقارنة مع طريقة التحليل الطيفي للتشتت الشبكي عالي الدقة. بالإضافة إلى ذلك ، سيؤدي الجمع بين المرشح والكاشف إلى تحسين الدقة الطيفية للنظام ، والتي يمكن مقارنتها بالتحليل الطيفي التشتت عالي الدقة. لذلك ، فإن الجمع بين رقائق المرشح والكاشف هو أيضًا اتجاه تطور هام للكاميرات الفائقة الطيفية المطلية. من السهل أن نرى أن تطوير الكاميرات الفائقة الطيفية القائمة على المرشح سيؤدي إلى نمو معطّل في مجال التصوير الفائق الطيفي ، والذي سيؤدي بدوره إلى تطوير تقنية الاستشعار عن بعد فائقة الطيف للأقمار الصناعية الدقيقة النانوية ووضع التقنية التقنية الأساس للتشغيل التشغيلي المستقبلي للأبراج الساتلية الدقيقة النانوية الفائقة الطيفية في المدار لخدمة الاقتصاد الوطني بشكل أفضل.

تم دعم هذا المشروع من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (41504143) ، ومشروع تطوير معدات البحث التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (YJKYYQ20190044) ، ومؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة آنهوي (1908085 ME135) ، ومجلس تعزيز ابتكار الشباب في الأكاديمية الصينية للعلوم (2016203).