微透镜与微反射镜阵列非均匀性对光谱仪性能的影响及Monte Carlo补偿方法

本文主要探讨了快照傅里叶变换成像光谱仪（Snapshot Fourier Transform Imaging Spectrometer, SFTIS）中微透镜阵列和微反射镜阵列的非均匀特性对其性能的影响。这种光谱仪利用微透镜阵列实现多级成像，通过微反射镜阵列进行分布式相位调制，以实现实时的光谱采集。然而，阵列器件在实际制造过程中不可避免地会出现精度问题，导致微透镜阵列中的透镜单元焦距存在非均匀性，微反射镜阵列的阶梯单元步长则可能出现不一致性。 文章首先建立了基于微透镜阵列和微反射镜阵列的光场传输模型，考虑了这些非均匀性对光场相位调制的效应。通过Monte Carlo模拟方法，研究人员对这两种类型的非均匀性进行了详细的误差合成分析。结果表明，微透镜阵列的焦距标准差和微反射镜阵列的步长标准差增大时，系统的光谱误差也随之线性增长。这说明非均匀性是影响SFTIS性能的关键因素之一。 针对微反射镜阵列的步长非均匀性，文中提出了一个离散光谱相位补偿的校正方法。这种方法旨在通过补偿不同步长单元之间的相位差异，减轻对阵列精度的依赖，从而提高复原光谱的质量。这种补偿策略有助于优化系统设计，使得即使在设备制造过程中的小精度偏差下，也能保持较高的光谱测量准确性。 本文的研究不仅深入剖析了快照傅里叶变换成像光谱仪的内在工作原理，还强调了阵列器件非均匀性对系统性能的影响，并提供了一种有效的补偿策略，对于提高这类光谱仪的实际应用效能具有重要意义。未来的研究可能会进一步优化补偿算法，以适应更广泛的光谱测量需求。