插入Féry棱镜的小型Offner超光谱成像系统的设计 被引量：14

1

作者 程欣 洪永丰 +1 位作者 张葆 薛庆生 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1773-1780,共8页

为了减小超光谱成像系统的质量和体积,校正光谱成像的谱线弯曲,提出了一种新型带有Féry曲面棱镜的Offner超光谱成像系统。在该系统中,一对Féry曲面棱镜位于Offner中继系统的两臂,光束两次通过Féry棱镜进行分光,因此当获... 为了减小超光谱成像系统的质量和体积,校正光谱成像的谱线弯曲,提出了一种新型带有Féry曲面棱镜的Offner超光谱成像系统。在该系统中,一对Féry曲面棱镜位于Offner中继系统的两臂,光束两次通过Féry棱镜进行分光,因此当获得指定大小的色散值时该结构具有比传统结构更小的质量和体积。为了减小可见近红外(VNIR)光谱通道的非线性色散,在该结构中还引入一对消色差火石Féry棱镜。设计了应用于VNIR和短波红外(SWIR)两个光谱通道的超光谱成像系统,并给出了设计结果。结果表明,该光谱成像系统在两个光谱通道内的谱线弯曲均小于0.1个像元,色畸变均<0.045个像元,而非线性度小于0.1,可满足机载或星载超光谱成像仪的要求。 展开更多

关键词 成像光谱仪 Féry棱镜 offner结构 光学设计

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基于Offner中继结构的机载棱镜色散成像光谱仪系统设计 被引量：3

2

作者 方煜 相里斌 +2 位作者 袁艳 吕群波 周锦松 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期838-843,共6页

考虑到机载遥感平台对成像光谱仪小型化、轻量化要求的逐渐提高,在分析了主要几种成像光谱仪特点的基础上,重点阐述了技术成熟度较高的光栅色散和棱镜色散型成像光谱仪,研究了基于Offner中继成像结构的紧凑型成像光谱系统。结合Offner... 考虑到机载遥感平台对成像光谱仪小型化、轻量化要求的逐渐提高,在分析了主要几种成像光谱仪特点的基础上,重点阐述了技术成熟度较高的光栅色散和棱镜色散型成像光谱仪,研究了基于Offner中继成像结构的紧凑型成像光谱系统。结合Offner同心光学系统成像特点,在给定系统指标的情况下,设计出了两种在发散和会聚光束中使用色散元件的全球面光谱系统,给出了系统的调制传递函数、点列图以及系统谱线弯曲、色畸变曲线。结果表明,两种结构的Offner成像光谱仪,实现了遥感仪器小型化的目的,具有接近衍射极限的优良成像性质。同时,很好地控制了系统的谱线弯曲和色畸变,保证了获取光谱数据的一致性。 展开更多

关键词 高光谱成像 offner中继结构 成像光谱仪 棱镜光谱仪 光学设计 曲面棱镜

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高成像质量Offner成像光谱仪的理论分析与研制 被引量：7

3

作者 韩姗 黄元申 +3 位作者 李柏承 张大伟 倪争技 庄松林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期5-9,共5页

以双镜系统为基础构建了Offner成像光谱仪,并利用光程函数来获得一种Offner成像光谱仪的初始结构.通过光学设计软件Code V对该初始结构进行了仿真与优化,优化后的光谱仪具有高成像质量,其均方根点列图直径明显降低,调制传递函数曲线在... 以双镜系统为基础构建了Offner成像光谱仪,并利用光程函数来获得一种Offner成像光谱仪的初始结构.通过光学设计软件Code V对该初始结构进行了仿真与优化,优化后的光谱仪具有高成像质量,其均方根点列图直径明显降低,调制传递函数曲线在子午像与弧矢像上都获得了好的成像效果.该研究免去了过于复杂的像差推导过程,并在宽光谱400~1 300nm条件下获得了具有高成像质量的Offner光谱仪结构,为光谱仪的搭建提供了理论基础. 展开更多

关键词 光学设计 光学系统 光程函数 offner成像光谱仪 光谱分析

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基于Offner结构分视场成像光谱仪光学设计 被引量：6

4

作者 吴从均 颜昌翔 +1 位作者 刘伟 代虎 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2272-2276,共5页

为满足航天应用中仪器小型和轻量化、大视场的观测要求,通过分析现有Offner成像光谱仪,给出了一种简单的采用凸面光栅设计成像光谱仪的方法。并据此方法设计了一应用于400km高度,波段范围为0.4～1μm,焦距为720mm,F数为5,全视场大小为4.... 为满足航天应用中仪器小型和轻量化、大视场的观测要求,通过分析现有Offner成像光谱仪,给出了一种简单的采用凸面光栅设计成像光谱仪的方法。并据此方法设计了一应用于400km高度,波段范围为0.4～1μm,焦距为720mm,F数为5,全视场大小为4.3°的分视场成像光谱仪系统。分视场采用光纤将望远系统的细长像面连接到光谱仪的三个不同狭缝而实现。三狭缝光谱面共用一个像元数为1 024×1 024,像元大小18μm×18μm的CCD探测器。通过ZEMAX软件优化和公差分析后,系统在28lp.mm-1处MTF优于0.62,光谱分辨率优于5nm,地面分辨率小于10m,能很好的满足大视场应用要求,该光学系统刈幅宽度相当于国内已研制成功的同类最好仪器的三倍。 展开更多

关键词 offner 成像光谱仪 分视场 光学设计

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利用Offner光学系统进行图像恢复和光学检测 被引量：3

5

作者 明名 吕天宇 +1 位作者 邵亮 王斌 《中国光学》 EI CAS 2012年第6期646-651,共6页

设计了一种Offner光学系统,用于基于相位差异技术的图像恢复和光学系统波像差的辅助检测。该Offner光学系统采用同轴抛物面反射镜作为Offner反射镜,以高速CCD相机和Shack-Hartmann波前探测器作为接收元件,能完好地消除复色光源在图像恢... 设计了一种Offner光学系统,用于基于相位差异技术的图像恢复和光学系统波像差的辅助检测。该Offner光学系统采用同轴抛物面反射镜作为Offner反射镜,以高速CCD相机和Shack-Hartmann波前探测器作为接收元件,能完好地消除复色光源在图像恢复过程中带来的色差;设计的RMS波像差小于λ/50(λ=632.8 nm),结构简单,容易实现。利用该系统分别以分辨率板和光纤光源为目标进行了图像恢复实验,经过恢复后的图像分辨率提高了19%。此外,利用该系统,采用相位差异算法解算了系统波像差,并与Shack-Hartmann波前探测器的测量结果进行了比较。比较显示两者的RMS波像差测量值相差5%,证明该系统同样能够进行光学波前检测。 展开更多

关键词 offner系统 光学设计 图像恢复 光学检测 地基望远镜

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消像差Offner成像光谱仪的研究进展 被引量：2

6

作者 韩姗 黄元申 +2 位作者 李柏承 张大伟 倪争技 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期33-38,共6页

为了获得消像差Offner成像光谱仪,以三镜系统为基础综述了Offner成像光谱仪的各种消像差方法,介绍了由两块不同曲率半径凹面镜与凸面光栅构成的Offner成像光谱仪和狭缝与刻槽成不同方向的Offner成像光谱仪的消像差方法,并得到面内结构... 为了获得消像差Offner成像光谱仪,以三镜系统为基础综述了Offner成像光谱仪的各种消像差方法,介绍了由两块不同曲率半径凹面镜与凸面光栅构成的Offner成像光谱仪和狭缝与刻槽成不同方向的Offner成像光谱仪的消像差方法,并得到面内结构及正交结构两种成像光谱仪结构,其中正交结构在消像差方面更具优势,为获得高质量Offner成像光谱仪提供了理论基础。 展开更多

关键词 光学设计 消像差结构 像差理论 offner成像光谱仪 凸面光栅

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双谱段Offner光谱成像仪设计 被引量：1

7

作者 周峰 郑国宪 +1 位作者 李岩 姚罡 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第7期1858-1862,共5页

相比基于平面或凹面光栅的光谱成像仪,采用凸面光栅作为分光元件的Offner光谱成像仪具有数值孔径大、无谱线弯曲、色畸变小、结构紧凑和加工装调简单等诸多优点,在各个领域获得越来越多的应用。为了满足深空探测任务对载荷高度集成化、... 相比基于平面或凹面光栅的光谱成像仪,采用凸面光栅作为分光元件的Offner光谱成像仪具有数值孔径大、无谱线弯曲、色畸变小、结构紧凑和加工装调简单等诸多优点,在各个领域获得越来越多的应用。为了满足深空探测任务对载荷高度集成化、宽光谱响应范围、轻小型化等多方面严格要求,采用Offner结构设计了一种双谱段光谱成像仪,并巧妙地利用光栅分区分光,使系统在宽谱段内具有优良的像质,且体积小、结构简单,满足了设计要求。光学系统所有反射曲面均为球面,公差较松,有利于加工和装调。对凸面光栅进行了设计,并分析了其衍射效率,该设计可以有效扩大整个系统的动态范围。 展开更多

关键词 光谱成像仪 双谱段 offner 光学设计 衍射效率

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应用于作物荧光检测的改进型Offner光谱仪设计 被引量：3

8

作者 范纪泽 李博 +1 位作者 张璐 巨燕方 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1459-1467,共9页

为了对作物进行更灵敏、更高效的生长监测,国内外相继设计了各类高光谱分辨率的光谱仪用来探测叶绿素荧光效率。本文对传统Offner光谱仪系统进行改进,得到了光谱分辨率更高的整体结构。光学系统选用双反望远系统,光谱仪部分采用高刻线... 为了对作物进行更灵敏、更高效的生长监测,国内外相继设计了各类高光谱分辨率的光谱仪用来探测叶绿素荧光效率。本文对传统Offner光谱仪系统进行改进,得到了光谱分辨率更高的整体结构。光学系统选用双反望远系统,光谱仪部分采用高刻线密度反射型凸面光栅,实现更高的光谱分辨率。在此基础上,添加放大透镜以满足长狭缝需求,同时得到了一种狭缝-像面在光栅同一侧的Offner结构。利用codeV软件对望远系统和光谱仪部分的初始结构进行优化。结果表明,工作在670~780 nm波段时,光谱分辨率为0.3 nm,在17 lp/mm截止频率下整体调制传递函数MTF>0.75,各视场条件下弥散斑均方根半径RMS<15μm。由此可知,该方法可以满足作物生长叶绿素监测领域的高精度、实时性要求。 展开更多

关键词 光学设计 offner光谱成像系统 超高光谱分辨率

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紫外小F数高变倍高光谱成像仪设计

9

作者 刘洋 李博 +3 位作者 林冠宇 王晓旭 李寒霜 顾国超 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期79-88,共10页

常规成像光谱仪一般变倍比较低,不利于大视场长狭缝多通道光学系统的扩展应用,此外,空间遥感中紫外波段的辐射能量较低,需要成像光谱仪具有更小的F数。针对高光谱分辨率成像光谱仪小F数的探测需求,本文设计了一种具有高变倍的高光谱分辨... 常规成像光谱仪一般变倍比较低,不利于大视场长狭缝多通道光学系统的扩展应用,此外,空间遥感中紫外波段的辐射能量较低,需要成像光谱仪具有更小的F数。针对高光谱分辨率成像光谱仪小F数的探测需求,本文设计了一种具有高变倍的高光谱分辨率Offner紫外成像光谱仪。该成像光谱仪的后置分光系统采用了具有轻小型特点的改进型Offner结构。结合成像光谱仪对变倍比和小F数的需求,通过理论推导得到Offner初始结构参数。在像面前插入一块弯月透镜,增加系统的优化自由度,进而提升系统的成像质量。最终得到的成像光谱仪工作在270~300 nm波段时,具有40 mm的长狭缝,光谱分辨率优于0.6 nm,系统变倍比小于0.22,F数小于2,在截止频率为14 lp/mm时,系统调制传递函数(MTF)均优于0.9,系统各波段各视场均方根半径(RMS)均小于12μm。本文的研究对紫外波段高光谱探测成像光谱仪实现小F数、高变倍设计提供了一种设计方案。 展开更多

关键词 光学设计 成像光谱仪 offner系统

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痕量气体掩星探测高光谱成像光谱仪光学系统设计 被引量：1

10

作者 孔相金 李博 +3 位作者 李寒霜 王晓旭 顾国超 蒋雪 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期661-673,共13页

痕量气体作为大气的重要成份,对地球的生态起着重要作用。为了实现宽波段、高光谱全天时连续测量,本文设计了一款在掩星探测模式下工作的高光谱成像光谱仪。该系统为共狭缝的双通道结构,紫外-可见光通道采用单凹面光栅结构、红外通道采... 痕量气体作为大气的重要成份,对地球的生态起着重要作用。为了实现宽波段、高光谱全天时连续测量,本文设计了一款在掩星探测模式下工作的高光谱成像光谱仪。该系统为共狭缝的双通道结构,紫外-可见光通道采用单凹面光栅结构、红外通道采用利特罗与浸没光栅结合结构,有效地减小了体积。利用软件对光学结构进行优化,优化结果表明:光谱仪在250~952 nm波段范围内工作,其中紫外-可见光通道工作波段为250~675 nm、光谱分辨率优于1 nm、MTF在奈奎斯特频率为20 lp/mm处均高于0.58、全视场各波长处RMS值均小于21μm;红外通道工作波段为756~952 nm、光谱分辨率优于0.2 nm、MTF在奈奎斯特频率为20 lp/mm处均高于0.76、全视场各波长处RMS值均小于6μm,均满足设计要求。结果表明该高光谱成像光谱仪系统可以实现对痕量气体的掩星探测。 展开更多

关键词 光学系统设计 掩星探测 痕量气体 高光谱成像光谱仪

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星载高光谱成像仪光学系统的选择与设计 被引量：56

11

作者 郑玉权 王慧 王一凡 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2629-2637,共9页

对几台国内外典型的星载高光谱成像仪所采用的光学系统结构进行了分析,阐述了棱镜色散、光栅色散、傅里叶变换3种主流高光谱成像仪分光方式的结构原理和优缺点。根据宽波段、小型化的研究目标,设计了一个全反射式高光谱成像仪光学系统... 对几台国内外典型的星载高光谱成像仪所采用的光学系统结构进行了分析,阐述了棱镜色散、光栅色散、傅里叶变换3种主流高光谱成像仪分光方式的结构原理和优缺点。根据宽波段、小型化的研究目标,设计了一个全反射式高光谱成像仪光学系统。该系统由离轴非球面三反射镜望远成像系统和两个Offner凸光栅光谱成像系统组成,通过改变两个光谱成像系统的变倍比来实现两种探测器的匹配。给出的该系统的详细设计结果显示,光学系统128个谱段的调制传递函数均达到0.6以上,畸变<0.44%,谱线弯曲<0.03%。实验结果表明,选定的全反射式光学系统满足小型化星载高光谱成像仪的技术要求,有效降低了仪器的体积和质量,通过加大光学系统的相对孔径弥补了光栅衍射效率低的缺点。 展开更多

关键词 高光谱成像仪 凸光栅 TMA光学系统 offner光谱成像系统

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微型集成超光谱成像系统 被引量：10

12

作者 季轶群 宫广彪 +1 位作者 朱善兵 沈为民 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期727-731,共5页

设计了一种便携式高集成度超光谱成像系统，其特点是将系统中的所有光学元件固化在两块胶合而成的普通玻璃表面。介绍了系统的结构原理与设计思想，给出了设计实例及像质评价。优化设计的超光谱成像光学系统由3个同心球面光学元件构成... 设计了一种便携式高集成度超光谱成像系统，其特点是将系统中的所有光学元件固化在两块胶合而成的普通玻璃表面。介绍了系统的结构原理与设计思想，给出了设计实例及像质评价。优化设计的超光谱成像光学系统由3个同心球面光学元件构成，曲率中心与入射狭缝、CCD接收器位于同一平面内，系统尺寸〈30mm×30mm×30mm。光学系统在可见光波段（0．4～0．8μm）工作，相对孔径〉1：2．5，放大倍率为1：1，无色畸变，谱线弯曲仅为几个纳米，满足物方和像方远心，成像质量接近衍射极限，光谱分辨率高、稳定性好，适用于航天、生物医学等领域。 展开更多

关键词 超光谱成像 成像仪 凸面光栅 光学设计

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超光谱分辨率紫外双通道共光路成像光谱仪设计 被引量：3

13

作者 张璐 李博 +5 位作者 李寒霜 顾国超 王晓旭 邵英秋 林冠宇 叶新 《中国光学（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1029-1037,共9页

针对超光谱分辨率成像光谱仪多通道探测需求,本文设计了一种超光谱分辨率紫外双通道共光路成像光谱仪。该成像光谱仪望远系统采用视场离轴的离轴三反结构,分光系统采用了具有小型轻量化优点的改进型Offner结构。通过对Offner光谱仪结构... 针对超光谱分辨率成像光谱仪多通道探测需求,本文设计了一种超光谱分辨率紫外双通道共光路成像光谱仪。该成像光谱仪望远系统采用视场离轴的离轴三反结构,分光系统采用了具有小型轻量化优点的改进型Offner结构。通过对Offner光谱仪结构的理论推导,得出了满足超光谱分辨要求的双通道共光路Offner初始结构参数。为了提高成像光谱仪的成像质量,在Offner结构中引入弯月透镜,并对系统进行逐步优化。最终得到的双通道共光路成像光谱仪工作波段为280~300 nm和370~400 nm,在奈奎斯特频率为27.8 lp/mm时,双通道的调制传递函数(MTF)均优于0.8,全视场均方根半径(RMS)均小于9μm,光谱分辨率均优于0.1 nm。本文研究对天基超光谱探测成像光谱仪小型化、集成化设计具有重要意义。 展开更多

关键词 offner光谱成像系统 光学设计 超光谱分辨率

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宽视场航空高光谱成像仪光学系统设计 被引量：8

14

作者 陈伟 郑玉权 薛庆生 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期144-149,共6页

宽视场大相对孔径航空高光谱成像仪已成为航空海洋水色遥感等领域的迫切需求,根据宽视场和大相对孔径的研究目标,采用离轴两镜消像散望远镜和改进型Offner光谱仪匹配的结构型式,设计了一个视场40°、相对孔径1/2.2、工作波段0.4～1.... 宽视场大相对孔径航空高光谱成像仪已成为航空海洋水色遥感等领域的迫切需求,根据宽视场和大相对孔径的研究目标,采用离轴两镜消像散望远镜和改进型Offner光谱仪匹配的结构型式,设计了一个视场40°、相对孔径1/2.2、工作波段0.4～1.0μm的航空高光谱成像仪光学系统,在传统Offner光谱仪中插入同心弯月透镜来提高Offner光谱仪的相对孔径和成像质量.运用光学设计软件ZEMAX对高光谱成像仪光学系统进行了光线追迹和优化设计,并对设计结构进行了分析.结果表明：光学系统各个波长的光学传递函数在奈奎斯特频率28lp/mm处均达到0.67以上,谱线弯曲和谱带弯曲均小于6.5%像元,便于光谱和辐射定标,完全满足设计指标要求,且体积小、重量轻,适合航空遥感应用. 展开更多

关键词 光学设计 光学仪器 光学系统 光学望远镜 光谱仪 光谱分辨率 高光谱成像仪

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基于曲面棱镜的宽视场推帚式高光谱成像仪设计 被引量：3

15

作者 聂云峰 相里斌 +1 位作者 周锦松 黄旻 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1708-1711,共4页

设计了一种覆盖短波红外谱段的宽视场推帚式高光谱成像系统,可用于空间遥感平台搭载获取高光谱数据立方体,分析地表物质组成及其理化特性。采用曲面棱镜作为色散元件,它集色散和成像功能于一体,通过与Offner中继结构相结合,大大简化了... 设计了一种覆盖短波红外谱段的宽视场推帚式高光谱成像系统,可用于空间遥感平台搭载获取高光谱数据立方体,分析地表物质组成及其理化特性。采用曲面棱镜作为色散元件,它集色散和成像功能于一体,通过与Offner中继结构相结合,大大简化了光谱仪光学系统的设计。相比传统色散型光谱成像仪,其结构紧凑、体积小、重量轻,而且能够有效校正棱镜色散带来的谱线弯曲和色畸变的问题。相比同类型的基于Offner中继结构的光栅光谱成像仪,其能量利用率高。分析了曲面棱镜的近轴光学理论和Offner中继结构的成像特点,给出了光谱仪的设计指标和结果,并对其光谱成像质量进行了评价。 展开更多

关键词 高光谱成像 曲面棱镜 offner中继结构 短波红外光谱仪

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星载大视场短波红外成像光谱仪光学设计 被引量：9

16

作者 薛庆生 林冠宇 宋克非 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期673-678,共6页

根据大视场短波红外成像光谱仪的要求,考虑到市售探测器的限制,提出了视场分离的方法,分析了视场分离方法的原理.利用此方法设计了一个星载大视场短波红外成像光谱仪光学系统,该系统由11.42°远心离轴三反消像散前置望远系统和2个Of... 根据大视场短波红外成像光谱仪的要求,考虑到市售探测器的限制,提出了视场分离的方法,分析了视场分离方法的原理.利用此方法设计了一个星载大视场短波红外成像光谱仪光学系统,该系统由11.42°远心离轴三反消像散前置望远系统和2个Offner凸面光栅光谱成像系统组成,运用光学设计软件CODEV和ZEMAX对成像光谱仪光学系统进行了光线追迹和优化,并对设计结果进行了分析,分析结果表明,光学系统在各个谱段的光学传递函数均达到0.7以上,完全满足设计指标要求. 展开更多

关键词 光学设计 成像光谱仪 离轴三反消像散 凸面光栅 offner光谱成像系统

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用于大气临边探测的高光谱成像仪研制 被引量：7

17

作者 薛庆生 林冠宇 陈伟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1167-1173,共7页

用于大气临边探测的高光谱成像仪是一种探测大气痕量气体的新型空间光学遥感仪器。分析了利用高光谱成像仪进行大气临边探测的原理,设计并研制了一台紫外/可见高光谱成像仪原理样机,该样机光学系统由前置望远系统和改进的Czerny-Turner... 用于大气临边探测的高光谱成像仪是一种探测大气痕量气体的新型空间光学遥感仪器。分析了利用高光谱成像仪进行大气临边探测的原理,设计并研制了一台紫外/可见高光谱成像仪原理样机,该样机光学系统由前置望远系统和改进的Czerny-Turner光谱成像系统组成,工作谱段为280～390 nm和560～780 nm,通过转轮切换紫外、可见滤光片分别探测这2个波段。高光谱成像仪原理样机质量为15 kg,体积500 mm×350 mm×200 mm。对该样机的性能进行了检测并测量了低压汞灯的光谱。性能检测结果表明,空间分辨力为0.44 mrad,光谱分辨力为1.3 nm,均满足设计指标要求。该样机结构紧凑、质量小,在空间大气痕量气体探测领域有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 高光谱成像仪 光学设计 原理样机 空间分辨力 光谱分辨力

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改进的宽谱段车尔尼-特纳光谱成像系统设计 被引量：18

18

作者 薛庆生 陈伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期233-240,共8页

针对传统的车尔尼-特纳光谱仪像散较大的缺点,基于像差理论,提出了一种改进的车尔尼-特纳光谱成像系统。将平面光栅置于发散光中,利用平面光栅产生的像散来补偿物镜产生的像散。推导出了宽谱段像散同时校正条件,实现了宽谱段像散的同时... 针对传统的车尔尼-特纳光谱仪像散较大的缺点,基于像差理论,提出了一种改进的车尔尼-特纳光谱成像系统。将平面光栅置于发散光中,利用平面光栅产生的像散来补偿物镜产生的像散。推导出了宽谱段像散同时校正条件,实现了宽谱段像散的同时校正。具体分析了像差校正的原理和方法,编制了初始结构快速计算程序。作为实例,设计了一个谱段为540～780nm的宽谱段像散同时校正车尔尼-特纳光谱成像系统,利用光学设计软件ZEMAX-EE对该光谱成像系统进行了光线追迹和优化设计,并对设计结果进行了分析。结果表明,全视场调制传递函数在整个工作波段均达到0.52以上,实现了宽谱段像散的同时校正,并获得了良好的成像质量,满足了设计指标要求,结果也证实了所提出的改进方法是可行的。 展开更多

关键词 光学设计 车尔尼-特纳光谱成像系统 高光谱成像仪 平面光栅 像差校正

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基于双Schwarzschild结构的平面光栅光谱仪 被引量：1

19

作者 张晶 薛庆生 曹佃生 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期2321-2328,共8页

为了满足高分辨率大相对孔径宽波段高光谱成像仪的要求,提出并设计了一种基于双Schwarzschild结构的平面光栅光谱仪.基于几何像差理论,推导出了像散校正条件,利用Matlab软件编制了初始结构参数快速计算程序.作为实例,设计了一个相对子径... 为了满足高分辨率大相对孔径宽波段高光谱成像仪的要求,提出并设计了一种基于双Schwarzschild结构的平面光栅光谱仪.基于几何像差理论,推导出了像散校正条件,利用Matlab软件编制了初始结构参数快速计算程序.作为实例,设计了一个相对子径为1/2.5,波段为350～1 000 nm的平面光栅光谱仪光学系统.利用自己编制的Matlab程序计算了初始结构参数,然后利用光学设计软件ZEMAX-EE对该光谱仪的光学系统进行了光线追迹和优化设计,并对设计结果进行分析.结果表明,在整个工作波段（350～1 000 nm）内,点列图半径均方根值小于8.2 m,实现了大相对孔径宽波段像散同时校正,在宽波段内同时获得了良好的成像质量,满足了设计指标要求.所提出的基于双Schwarzschild结构的平面光栅光谱仪在高光谱遥感领域很有应用前景. 展开更多

关键词 光学设计 平面光栅光谱仪 Schwarzschild结构 高光谱成像仪

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太阳极紫外成像光谱仪光学系统设计与分析 被引量：3

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作者 刘壮 巩岩 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期776-780,共5页

针对太阳极紫外成像光谱仪的应用目的与工作环境,设计了一种太阳极紫外成像光谱仪的光学系统.该系统由望远系统、狭缝、光栅与探测器组成.望远系统采用离轴WolterⅡ型结构,入射光掠入射进入系统,具有光谱范围宽、稳定性高、克服恶劣空... 针对太阳极紫外成像光谱仪的应用目的与工作环境,设计了一种太阳极紫外成像光谱仪的光学系统.该系统由望远系统、狭缝、光栅与探测器组成.望远系统采用离轴WolterⅡ型结构,入射光掠入射进入系统,具有光谱范围宽、稳定性高、克服恶劣空间环境能力强等优点.扫描镜采用平面反射镜,成像质量不随扫描角的改变而改变.分光光栅采用超环面3 600lines/mm变间距光栅,与超环面等间距光栅相比,具有成像质量高、光谱分辨率高、缩短系统长度的优势.工作波段为17.0～21.0nm,可满足探索温度在5.8≤log T≤6.3区间的宁静日冕的需要.视场为1 228″×2 400″,空间分辨率达到0.8arc second/pixel,光谱分辨率约为0.001 98nm/pixel,总长度不超过2.5m.计算了望远系统的理论有效面积,给出了望远系统的成像质量与实际的视场.系统整体的成像质量、光栅的谱线弯曲与谱带弯曲,均满足实际应用要求. 展开更多

关键词 光学设计 成像光谱仪 极紫外 WolterⅡ型结构 超环面变间距光栅

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