成像光譜偏振技術

光信息 ( 成像、光譜和偏振 ) 是人類獲知外界信息的重要手段，佔總信息量的70% 以上。人們利用光子作為信息載體，獲取目標 ( 物體 ) 信息時有三種手段，分別為成像技術、光譜技術和偏振技術。成像技術可以獲取目標的物理形狀信息，是最直觀、最簡捷、應用領域最廣泛、效果最明顯的信息獲取手段。特徵光譜信息可以認知目標的物質結構和化學組成，光譜識別和光譜分析已在軍事和民用方面得到了廣泛應用。偏振信息與目標的外形輪廓、表面粗糙度及邊角特性相關，相同材質製作的不同形狀的目標具有不同的偏振特性。

20 世紀 80 年代以來，科學家先後實現了成像與光譜的結合，以及成像與偏振的結合，分別提出了成像光譜儀和成像偏振儀。

 

成像光譜技術很好地把成像與光譜獲取功能合二為一 , 實現了相機和光譜儀功能的一體化，可獲得目標的成像和光譜信息，是目前國際上光學遙感的重要科學探測儀器，已成功進入了工程應用。但它缺少了光的另一種重要信息—— 偏振信息。成像偏振儀可獲取目標的成像和偏振信息，但缺少目標的光譜信息。

 

現有探測與識別手段 ( 成像光譜技術或成像偏振技術 ) 都存在探測盲區。成像光譜儀不能識別相同材質 ( 特徵光譜相同 ) 製作的遠距離目標，如幾十乃至數千公裡外的飛機、飛彈、衛星等。要想獲取遠距離小尺度目標的形狀信息，則光學系統的焦距必須很長，儀器的尺寸、重量都大得不可接受。由於遠距離目標的像常為一個點，而無物理形狀信息，則成像技術 ( 形狀識別 ) 完全失去了作用，致使目標不能識別。另外，由相同材質製成的不同形狀目標會出現相似的光譜特性，致使光譜技術也無法區分上述目標，即成像光譜儀完全失去了效果和意義。成像偏振儀則不能識別形狀相同的真假目標、氣態目標或液態目標 ( 本身就沒有形狀 ) ，即不同材料製成的形狀相同的目標，因為它完全沒有製成目標材質光譜特性方面的信息。

 

國際上遙感技術和儀器發展的永恆追求是：一個遙感器渴望同時具備多種信息獲取的功能，所獲取的信息種類越來越多；獲取信息的靈敏度、精確度越來越高；遙感器的尺寸、質量越來越小；集成化、智能化程度越來越高；環境適應能力越來越強；產出、投入比越來越高。這些遙感器都以創新為前提，實現高技術的交匯集成，是世界各國高技術產品競爭的制高點。

 

為了獲得最佳探測與識別能力，目前國際上光學遙感技術的發展趨勢是成像、光譜、偏振多維信息同時探測。發展目標二維空間圖像、一維光譜和全偏振態多維信息一體化同時探測技術，研製可同時獲取目標成像、光譜和偏振信息的高科技儀器，解決目標精確探測和識別的重大科學、技術與應用問題，已成為迫切與重大需求。為目標探測提供更科學、更全面、更精確的新理論、新方法、新技術、新儀器，將具有十分重大的科學意義和應用價值，越來越受到各國政府、科學家以及軍方的重視。

 

圖  數據立方體

成像光譜偏振技術是一種新型多維信息探測技術，是目前國際上新興的多學科交叉前沿領域，目前已成為各國競相發展、角逐未來的高新科技。成像光譜偏振儀 (imaging spectropolarimeter) 是一種融合了相機、光譜儀與偏振儀功能 ( 圖、譜、偏振態合一 ) 的高新光電儀器，涉及了光學、電子學、精密機械、計算機科學、圖像處理等多個學科。成像光譜偏振儀獲取目標多維信息的超數據立方體，包括目標的二維空間圖像、圖像中每一可分辨空間元的光譜信息，以及每個可分辨空間元、可分辨光譜元的偏振信息，大大提高了光學探測獲取的信息量。從多方面、多維度對目標的本質進行刻畫與反映，為目標探測、識別與確認提供了更科學、更全面、更精確的新理論、新方法、新技術、新儀器。在對地觀測、空間探測、軍事偵察、地球資源調查、環境保護、大氣探測、海洋遙感、農作物與植被普查、個體尺寸極小而具有集群分布特性目標的高靈敏度探測以及生物、醫學、生命科學等諸多領域有著廣闊的發展和應用前景。成像光譜偏振技術將可望成為未來新一代的傳感技術以完成對目標的精確探測和識別。

 

圖 超數據立方體

成像光譜偏振儀的核心部分是能將寬譜段複色光 ( 白光 ) 分解成大量可分辨光譜元的分光系統，隨著電子設備和先進加工製造技術的發展，許多分光新原理、新技術、新方案得以實現和應用。隨著研究的深入，科研人員對成像光譜偏振儀系統提出越來越高的要求：儀器結構趨於小型輕量化；探測模式向靜態 ( 無運動部件 ) 、高靈敏度、實時探測方向發展；系統功能向寬譜段，高空間、高光譜解析度，以及圖像、光譜、偏振多維信息一體化獲取技術方向發展。近年來，提出了多種原理方案，根據不同原理方案的特點，其分類方式也多種多樣。按照其數據獲取模式可以分為時間調製型、空間調製型、時空聯合調製 ( 窗掃 ) 型和快照式；按照其光學系統集成方式可以分為孔徑分割型和視場分割 ( 分焦平面 ) 型；按照其構成核心部件分為基於聲光可調諧濾波器(acoustooptic tunable filter ， AOTF) 、液晶可調諧濾波器 (liquid crystal tunable filter ， LCTF) 、偏振光柵 (polarization grating ， PG)等器件的方案和系統，以及近年來發展起來的基於通道偏振光譜技術 (channeled spectro polarimetry ， CSP) 的新系統。由於多維信息一體化獲取技術具有綜合性和複雜性，現有的大部分原理方案均同時具有多種類型的複合特徵。

 

圖 液晶可調諧濾光器原理

目前，成像光譜偏振技術在國際上才剛剛被提出，尚處於原理研究和實驗室研發階段，未被開發成產品，國內外尚無此類儀器，也無整體指標，更沒有通用標準的成像光譜偏振探測儀器。

圖 聲光可調諧濾光器原理

成像光譜偏振技術是集探測器技術、精密光學機械、微弱信號探測、計算機科學、信息圖像處理技術為一體的綜合性高新科技，其發展在理論、技術、器件和工程化等方面對所涉及的光學、電子學、光譜學、計算機科學、信號處理、精密機械、圖像數據處理等交叉學科領域提出了嚴峻挑戰。每一項技術的進步都會推進成像光譜偏振技術的發展和提高。

 

成像光譜偏振技術未來的發展趨勢必將向著大視場、寬譜段、高探測靈敏度、高解析度、模塊化集成、高數據傳輸率方向發展，集新原理、新方法、新技術、新儀器於一體。從多元化、多維度對目標的本質進行刻畫和反映，為高空間解析度、高光譜解析度、高時間解析度的目標探測和識別提供更全面的科學依據，也預示著遙感理論、技術、工程化和遙感器技術發展史上一場偉大的革命。

 

我國在成像光譜偏振技術領域的研究、發展幾乎與世界同步，取得了許多具有國際先進水平的理論和實驗研究成果，未來可望在各個領域得到廣泛應用。對成像光譜偏振技術的相關理論、技術、實驗和應用進行總結和凝練，是該技術發展的必然。為了使我國未來在此領域的理論研究、工程研製和應用方面居世界先進水平，同時考慮到目前國內外尚無系統性的成像光譜偏振技術方面的基礎研究和應用研究的專著和教材，相關文獻也較少，作者認為很有必要編寫、出版一部成像光譜偏振技術方面的專著，為廣大科學技術工作者、工程技術人員、研究生及相關人員提供一幅成像光譜偏振技術的產生、發展、最新研究動態與前沿領域，以及基礎理論、基本原理、新型方案、工程研製、實驗和應用的畫卷，使大家對成像光譜偏振技術有所理解和掌握，對前沿學科發展將會起到重大的推動作用，對 21 世紀創新人才素質、能力的培養將具有十分重要的意義，為科研人員、研究生在光學、光學工程、光電信息科學與工程、電子科學與技術、計算機科學、精密機械、物理學、大氣科學、化學、生命科學等交叉學科領域以及其他高新科技領域的科學研究、技術開發、教學、產品研發及工程化奠定堅實的基礎，為空間光學、光學工程、信息遙感、航空航天、空間探測、大氣探測、海洋遙感、生命科學、環境監測、資源勘查、智慧城市、農牧生產與植被保護、防災減災、軍事偵察等領域的科研人員提供重要的參考資料。

 

《成像光譜偏振技術》內容分為三部分。

第一部分重點論述幹涉成像光譜技術和靜態幹涉成像光譜儀，包括：第 1 章成像光譜偏振技術的產生、發展及研究動態；第 2 章幹涉成像光譜技術；第 3 章空間調製型幹涉成像光譜技術；第 4 章晶體與偏振分束器；第 5 章時空聯合調製型幹涉成像光譜技術；第 6 章超小型靜態幹涉成像光譜儀；第 7 章靜態大視場幹涉成像光譜儀。

第二部分重點論述成像光譜偏振技術和成像光譜偏振儀，包括：第 8 章靜態成像光譜偏振技術；第9 章基於液晶可調諧延遲器的高分辨通道型幹涉成像光譜偏振技術；第 10 章孔徑與視場分割成像光譜偏振技術；第 11 章基於透鏡陣列的快照式成像光譜偏振技術。

第三部分重點研究幹涉成像技術在大氣風場探測中的應用、風成像幹涉儀以及大氣正演模型和反演理論，包括：第 12 章衛星遙感大氣風場的幹涉成像探測技術；第 13 章高層大氣微粒輻射光譜輪廓；第 14 章寬場、消色差、溫度補償型風成像幹涉儀；第 15 章新型靜態風成像幹涉儀；第16 章大氣風場正演模型與反演理論。本書的部分章節內容來自作者與研究生在國內外學術期刊上發表的論文。

 

作者結合科研實際、工程研製與應用、人才培養，從理論與工程實踐相結合、產學研相結合的角度，構建了本書的體系和框架。在徵求光學、光學工程、成像光譜技術、偏振探測、高光譜遙感等領域專家、教授、學者、科研人員和研究生意見的基礎上，形成了本書的內容和初稿，並在實踐中對其進行了修改和完善，初步形成了具有改革新意，適合科研人員使用和研究生教學的體系和內容，適合科研人員從事科學研究、適合研究生的教育與教學，在實踐中獲得了好的效果，受到專家和相關學者的一致認可與普遍好評。

本書適於高解析度空間探測、航空航天對地觀測、軍事偵察、地球資源勘查、環境和災害監測、大氣探測、海洋遙感、生命科學等領域的科研人員及遙感應用科技工作者參考閱讀；也可作為高等院校的物理學、天文學、化學、生物學、地球物理學、光學工程、大氣科學、海洋科學、儀器科學與技術、電子科學與技術、環境科學與工程等相關學科的研究生教材以及高年級本科生讀物；還可作為一般讀者了解成像光譜偏振高新科技發展的參考讀物。

 

反映當今學科前沿領域、高新科技與新興交叉學科；提出前沿科學研究方向和熱門研究課題，啟發、開闊研究人員科研視野，拓展研究領域，提升創新意識和創新能力；體現成像光譜偏振技術基礎理論、基礎研究在學科前沿、高新技術和工程化應用方面的重要作用，以及工程應用對基礎研究的依賴需求，進一步促進基礎研究、技術和應用的有機結合與重大創新；體現前沿交叉學科的融合與滲透；體現幹涉成像光譜偏振技術和幹涉成像光譜偏振儀新原理、新方案、樣機研製與工程應用 ( 模擬星載、機載探測實驗 ) 相結合；體現產學研相結合；展示成像光譜偏振技術在信息獲取、遙感探測、對地觀測、空間探測、航空、航天、軍事、國家安全和國民經濟建設中的重要應用；力圖做到概念、圖像清晰，內容精練，篇幅短小，文字流暢，集系統性、科學性、前沿性、應用性於一體。本文摘編自《成像光譜偏振技術》一書「前言」部分，有刪減，標題為編者所加。

成像光譜偏振技術

張淳民 著

ISBN 978-7-03-065306-2

責任編輯: 劉鳳娟 孔曉慧

《成像光譜偏振技術》介紹了當前國際上新興的多學科交叉前沿領域「成像光譜偏振技術」的產生、最新研究動態和未來發展趨勢。系統論述了成像光譜偏振技術的基礎理論、物理模型、創新性原理與新型技術方案。展現高解析度成像、光譜、偏振多維度信息一體化同時探測模式、特點與圖像數據處理方法。拓展、深化高解析度遙感的精確定量化與應用。結合科研和工程應用，給出了時空聯合調製型幹涉成像光譜儀、新型靜態成像光譜偏振儀、風成像幹涉儀等先進儀器原理、樣機設計與研製、系統定標及數據定量化處理。展示了模擬星載和機載探測實驗的結果與結論。並對幹涉成像技術遙感探測大氣風場、溫度、成分等新原理、新技術和重要應用進行了全面論述與深入討論。 本書適用於物理學、天文學、化學、生物學、地球物理學、光學工程、大氣海洋和儀器科學等相關專業的大學高年級本科生、研究生作為教材使用，也可供高解析度空間探測、航空航天對地觀測、軍事偵察、地球資源勘查、環境和災害監測、大氣探測、海洋遙感等領域的科研人員參考使用。成像光譜偏振技術 (imaging spectropolarimetry, ISP) 是在成像光譜技術 (imag-ing spectrometry, IS) 和成像偏振技術 (imaging polarimetry, IP) 的基礎上 , 於 20 世紀末提出的一種目標多維信息獲取的新概念，它是集成像、光譜探測與偏振測量於一體的先進光學遙感科學與技術，能夠在連續光譜段上對同一地物進行光譜成像和全偏振態獲取，即在探測物體空間形狀特徵的同時，可獲得各個可分辨像元納米級光譜解析度的光譜信息，以及各像元的全偏振態信息，從而可從圖、譜、偏振態合一的成像光譜偏振數據影像立方體上任一像元得到目標光譜及偏振信息。也就是說，它可對觀測物體在物理形狀、特徵光譜、偏振度多個方面進行探測和識別。

目錄
第1章 成像光譜偏振技術的產生、發展及研究動態 1
1.1 成像光譜技術的發展 1
1.2 成像偏振技術的發展 9
1.3 成像光譜偏振技術的產生與發展 12
1.3.1 成像光譜偏振技術的產生、分類及研究現狀 12
1.3.2 成像光譜偏振技術發展趨勢及關鍵技術 17
1.3.3 成像光譜偏振技術的應用 19
1.4 本章小結 22
第2章 幹涉成像光譜技術 23
2.1 幹涉成像光譜技術分類 23
2.1.1 時間調製型幹涉成像光譜技術 23
2.1.2 空間調製型幹涉成像光譜技術 24
2.1.3 時空聯合調製型幹涉成像光譜技術 26
2.2 幹涉成像光譜技術的基礎理論與基本原理 27
2.2.1 幹涉圖與復原光譜 27
2.2.2 解析度與切趾問題 30
2.2.3 相位修正 35
2.2.4 圖像數據採集與處理 37
2.3 本章小結 38
第3章 空間調製型幹涉成像光譜技術 39
3.1 空間調製型幹涉成像光譜技術原理 39
3.2 橫向剪切分束器 41
3.3 空間調製型幹涉成像光譜儀物理模型 45
3.4 影響空間調製型幹涉成像光譜儀幹涉圖調製度的主要因素 46
3.5 本章小結 48
第4章 晶體與偏振分束器 49
4.1 單軸晶體光學性質 49
4.1.1 晶體分類及o光、e光的折射率 49
4.1.2 光的雙折射 50
4.1.3 主截面、主平面 52
4.2 基於薩瓦特 (Savart) 偏光鏡的橫向剪切偏振分束器 53
4.2.1 Savart板 53
4.2.2 Savart偏光鏡 55
4.2.3 視場補償型Savart偏光鏡 57
4.3 Savart偏光鏡光程差及橫向剪切量 58
4.4 Savart偏光鏡透射率 61
4.5 基於沃拉斯頓 (Wollaston) 稜鏡的角剪切偏振分束器 68
4.5.1 Wollaston稜鏡分光原理 68
4.5.2 光程差及條紋定位面的精確計算 70
4.5.3 廣角Wollaston稜鏡 77
4.6 本章小結 84
第5章 時空聯合調製型幹涉成像光譜技術 85
5.1 時空聯合調製型靜態幹涉成像光譜技術 (TSMSIIS) 原理 85
5.1.1 TSMSIIS基本原理 86
5.1.2 時空聯合調製與空間調製的主要區別 88
5.2 TSMSIIS探測模式 92
5.2.1 TSMSIIS幹涉圖獲取原理 92
5.2.2 實驗及數據處理 97
5.2.3 幹涉圖處理與光譜復原新方法 99
5.3 本章小結 105
第6章 超小型靜態幹涉成像光譜儀 106
6.1 超小型靜態幹涉成像光譜儀 (USIIS) 研究 106
6.1.1 USIIS原理方案 106
6.1.2 裝置參數論證 107
6.2 USIIS樣機設計與研製 108
6.2.1 USIIS樣機設計參數 108
6.2.2 USIIS樣機光學、機械結構、電路設計 109
6.2.3 USIIS樣機研製 112
6.3 幹涉成像光譜實驗及結論分析 113
6.3.1 模擬星載探測實驗原理 113
6.3.2 模擬星載探測實驗結果 114
6.3.3 提高幹涉圖信噪比及光譜解析度的主要途徑 118
6.4 USIIS中偏振化方向對調製度的影響 118
6.4.1 偏振光強度、振動方向對調製度的影響 119
6.4.2 USIIS的調製度 120
6.4.3 調製度隨偏振化方向的變化 121
6.4.4 偏振化方向允差分析實例 123
6.5 USIIS通量的分析與計算 124
6.5.1 USIIS的通量 125
6.5.2 各種情形下的通量數值 127
6.6 USIIS的信噪比 129
6.6.1 出射光強與起偏器、分析器偏振化方向偏角和入射角的關係 129
6.6.2 USIIS 信噪比的分析與計算 132
6.6.3 信噪比實驗驗證 135
6.7 USIIS中格蘭-泰勒稜鏡像質與透射率分析 136
6.7.1 光線在格蘭-泰勒稜鏡中的傳播軌跡 137
6.7.2 USIIS中格蘭-泰勒稜鏡的像質分析 139
6.7.3 格蘭-泰勒稜鏡全視場角透過率的分析與計算 141
6.7.4 格蘭-泰勒稜鏡全視場角透過率模擬與實驗測試 144
6.8 本章小結 149
第7章 靜態大視場幹涉成像光譜儀 151
7.1 靜態大視場幹涉成像光譜儀 (SLIIS) 原理與廣角補償原理 151
7.2 SLIIS 的調製度 153
7.2.1 λ/2板光軸方向偏離理想方向時o光、e光振動面的旋轉 153
7.2.2 SLIIS中偏振光電矢量的分解與合成 154
7.2.3 SLIIS中調製度的分析與計算 156
7.2.4 調製度隨偏振化方向、λ/2 板光軸取向的變化 157
7.3 SLIIS的通量 157
7.3.1 SLIIS通量的分析與計算 157
7.3.2 幾種情形下的通量取值 161
7.3.3 最大調製度時通量分析計算實例 162
7.3.4 結論 163
7.4 本章小結 163
第8章 靜態成像光譜偏振技術 164
8.1 光的偏振態及斯託克斯 (Stokes) 參量描述法 164
8.1.1 偏振態的Stokes參量描述 164
8.1.2 偏振測量的基本方法 168
8.2 基於Savart偏光鏡的靜態通道型幹涉成像光譜偏振技術 (CIISP) 171
8.2.1 基於Savart偏光鏡的靜態 CIISP 基本原理 171
8.2.2 靜態CIISP數據採集與處理流程 174
8.3 靜態通道型幹涉成像光譜偏振儀星載原理樣機 177
8.4 靜態通道型幹涉成像光譜偏振儀定標 179
8.4.1 相對輻射定標 180
8.4.2 光譜定標 183
8.4.3 絕對輻射定標 185
8.4.4 偏振定標 188
8.5 靜態通道型成像光譜偏振儀模擬星載探測實驗 191
8.5.1 靜態通道型成像光譜偏振儀實驗室探測實驗 191
8.5.2 靜態通道型成像光譜偏振儀模擬星載外場探測實驗 196
8.6 本章小結 198
第9章 基於液晶可調諧延遲器的高分辨通道型幹涉成像光譜偏振技術 200
9.1 通道幹涉圖串擾現象 200
9.2 延遲器厚度比例對幹涉圖通道的影響 203
9.2.1 五通道幹涉圖光譜復原原理 203
9.2.2 五通道幹涉圖的優點 205
9.2.3 延遲器厚度比例為 1:1 時的幹涉圖光譜復原模擬驗證 206
9.3 基於液晶可調諧延遲器 (LCVR) 的高分辨通道型幹涉成像光譜偏振技術原理 208
9.4 基於 LCVR 的高分辨通道型幹涉成像光譜偏振技術模擬實驗研究 212
9.5 本章小結 215
第10章 孔徑與視場分割成像光譜偏振技術 216
10.1 差分幹涉成像光譜偏振技術 216
10.1.1 差分通道型幹涉成像光譜偏振技術 216
10.1.2 高分辨低串擾差分幹涉成像光譜偏振技術 223
10.2 基於偏振調製陣列的成像光譜偏振技術 227
10.3 分焦平面靜態成像光譜偏振技術 233
10.4 本章小結 234
第11章 基於透鏡陣列的快照式成像光譜偏振技術 236
11.1 基於透鏡陣列的快照式成像光譜偏振技術原理方案 236
11.1.1 可見/近紅外系統方案 236
11.1.2 短波紅外系統方案 238
11.2 電子學設計 239
11.3 光譜偏振調製解調技術 239
11.4 高清陣列視頻採集與顯示 243
11.5 本章小結 245
第12章 衛星遙感大氣風場的幹涉成像探測技術 246
12.1 高層大氣探測意義 246
12.2 高層大氣探測國內外研究現狀 247
12.2.1 大氣風場主動式探測技術 248
12.2.2 大氣風場被動式探測技術 249
12.3 幹涉成像技術遙感大氣風場「四強度法」探測原理 253
12.3.1 氣輝、極光的形成 253
12.3.2 全方位、多方向風場速度、溫度「四強度探測法」 255
12.3.3 垂直方向風場探測 257
12.3.4 臨邊觀測模式 257
12.3.5 計算機仿真實驗及誤差分析 258
12.4 廣角邁克耳孫幹涉儀 (WAMI) 探測大氣風場 262
12.4.1 探測原理 262
12.4.2 計算實例與裝置設想 264
12.5 法布裡-珀羅幹涉儀 (FPI) 探測大氣風場 265
12.5.1 風場速度、溫度的 FPI 測量原理 265
12.5.2 風場測量特例分析 268
12.6 大氣風場「四強度法」探測誤差分析與計算 269
12.6.1 普適形式「四強度探測法」 269
12.6.2 「四強度探測法」誤差分析與計算 271
12.6.3 計算機模擬速度、溫度誤差分布 273
12.7 本章小結 276
第13章 高層大氣微粒輻射光譜輪廓 278
13.1 高斯輪廓光譜線型高層大氣探測 278
13.2 洛倫茲輪廓光譜線型高層大氣被動探測原理 279
13.2.1 洛倫茲線型大氣風場探測原理 279
13.2.2 洛倫茲光譜線型大氣風場測量 281
13.3 佛克特輪廓光譜線型高層大氣被動探測原理 285
13.3.1 佛克特輪廓光譜線型風場幹涉探測原理 285
13.3.2 佛克特輪廓光譜線型的精確表達式 288
13.3.3 佛克特輪廓光譜線型幹涉圖在大氣風場探測中的應用 292
13.3.4 高斯、洛倫茲、佛克特三種光譜線型大氣探測分析與比較 295
13.4 本章小結 297
第14章 寬場、消色差、溫度補償型風成像幹涉儀 298
14.1 寬場、消色差、溫度補償原理 298
14.1.1 寬場、消色差、溫度補償型風成像幹涉儀原理 299
14.1.2 寬場、消色差、溫度補償型風成像幹涉儀補償原理 300
14.1.3 補償效果模擬 303
14.2 寬場、消色差、溫度補償型風成像幹涉儀設計與研製 306
14.2.1 風成像幹涉儀結構 306
14.2.2 風成像幹涉儀設計原理 307
14.3 寬場、消色差、溫度補償型風成像幹涉儀通量分析與計算 308
14.3.1 光通量的理論分析與計算 308
14.3.2 幾種寬場玻璃配對情況下的光通量比較 310
14.4 寬場、消色差、溫度補償型風成像幹涉儀調製度分析與計算 312
14.4.1 四層補償介質風成像幹涉儀結構 312
14.4.2 寬場、消色差、溫度補償型風成像幹涉儀各界面透射率分析 312
14.4.3 幹涉強度的計算 314
14.4.4 風成像幹涉儀的調製度 315
14.4.5 計算機仿真 315
14.5 本章小結 319
第15章 新型靜態風成像幹涉儀 321
15.1 靜態四分區鍍膜風成像幹涉儀 321
15.1.1 靜態四分區鍍膜風成像幹涉儀大氣風場探測原理 321
15.1.2 靜態四分區鍍膜風成像幹涉儀系統整體方案研究 324
15.2 靜態偏振風成像幹涉儀(SPWII) 330
15.2.1 SPWII大氣風場探測原理 330
15.2.2 SPWII關鍵技術研究 335
15.2.3 SPWII系統光學仿真 338
15.3 都卜勒非對稱空間外差光譜技術探測大氣風場 343
15.3.1 都卜勒非對稱空間外差幹涉技術簡介 343
15.3.2 空間外差幹涉儀結構與原理 344
15.3.3 都卜勒外差幹涉儀 351
15.4 本章小結 354
第16章 大氣風場正演模型與反演理論 355
16.1 儀器正演模型 355
16.1.1 正演模型概述 355
16.1.2 WINDII及MIPAS的正演模型 357
16.1.3 正演模型的誤差 358
16.2 反演算法基本理論 359
16.2.1 反演算法簡介 359
16.2.2 反演態矢量與測量態矢量 360
16.2.3 反演問題的求解 361
16.2.4 線性反演問題的誤差分析 365
16.2.5 線性反演問題的最終解 366
16.3 計算機仿真驗證 367
16.3.1 正演模型的仿真驗證 367
16.3.2 J1 分量方程反演算法的仿真驗證 374
16.3.3 風速反演算法的仿真驗證 377
16.4 本章小結 379
參考文獻 381
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