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编码孔径成像光谱仪光学系统设计

裴琳琳 吕群波 王建威 刘扬阳

编码孔径成像光谱仪光学系统设计

裴琳琳, 吕群波, 王建威, 刘扬阳
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  • 本文设计了一种以双Amici棱镜为分光元件的成像光谱系统,该系统主要包括前置望远物镜、编码板、双Amici棱镜、准直镜和成像镜. 此类光学系统可以获得很高的衍射效率,相比于狭缝结构的成像光谱系统,该光谱仪为两维空间扩展的视场,无疑增加了设计难度. 后期的数据反演算法对一次像面编码板的成像效果过于依赖,基于此,对光学系统的像差校正提出了更高的要求. 本文设计、分析了基于双Amici棱镜的成像光谱仪的原理及特点,设计了一套完整的成像光谱系统. 前置望远物镜的设计为像方远心,MTF 在39线对处,达到0.8,成像质量良好. 创新性的将前置望远物镜倒置用做准直系统. 全系统各个波长在39线对处的MTF值均在0.65以上. 对室外目标景物进行推扫成像,从获得的成像数据判断,本文设计的编码孔径成像光谱仪原理可行,衍射效率高,全视场成像质量良好,全谱段光谱数据可信.
    • 基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)(批准号:2012AA0055)资助的课题.
    [1]

    Wang J Y, Shu R, Liu Y N, Ma Y H 2011 Introduction to the ImagingSpectrum Technology (1st Ed.) (Beijing: Science Press) p259-262[王建宇, 舒嵘, 刘银年, 马艳华2011成像光谱技术导论(第一版) (北京: 科学出版社)第259–262页]

    [2]

    Yuan Y 2005 Ph. D. Dissertation (Beijing: Beijing University ofAeronautics and Astronautics) (in Chinese) [袁艳2005博士学位论文(北京: 北京航空航天大学)]

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    WagadarikarA, John R, Willett R, Brady D 2008 Appl. Opt. 47 44

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    Hagen N, Tkaczyk T S 2011 Appl. Opt. 50 4998

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    Pei L L, Huang M, L Q B 2013 Acta Optica Sinica 33 122003 (in Chinese) [裴琳琳, 黄旻, 吕群波 2013 光学学报 33 122003]

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    Song Y F, Shao X P, Xu J 2008 Acta Phys. Sin. 57 6298 (in Chinese) [宋岩峰, 邵晓鹏, 徐军 2008 物理学报 57 6298]

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    Sun J X, Pan G Q, Liu Y 2013 Acta Phys. Sin. 62 094203

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    Li D X, Lu Z W, Sun Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 5766 (in Chinese) [李东熙, 卢振武, 孙强 2007 物理学报 56 5766]

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    Dong K Y, Sun Q, Li Y D 2006 Acta Phys. Sin. 55 4602 (in Chinese) [董科研, 孙强, 李永大 2006 物理学报 55 4602]

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    Liu Y J 2012 Ph. D. Dissertation (Changchun: The Changchun Institute ofOptics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Science) (inChinese) [刘玉娟2012博士学位论文(长春: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)]

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    Yuan Y 2005 Ph. D. Dissertation (Beijing: Beijing University ofAeronautics and Astronautics) (in Chinese) [袁艳2005博士学位论文(北京: 北京航空航天大学)]

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    Liu Y J 2012 Ph. D. Dissertation (Changchun: The Changchun Institute ofOptics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Science) (inChinese) [刘玉娟2012博士学位论文(长春: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)]

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-19
  • 修回日期:  2014-06-23
  • 刊出日期:  2014-11-05

编码孔径成像光谱仪光学系统设计

  • 1. 中国科学院光电研究院, 北京 100094
    基金项目: 

    国家高技术研究发展计划(863计划)(批准号:2012AA0055)资助的课题.

摘要: 本文设计了一种以双Amici棱镜为分光元件的成像光谱系统,该系统主要包括前置望远物镜、编码板、双Amici棱镜、准直镜和成像镜. 此类光学系统可以获得很高的衍射效率,相比于狭缝结构的成像光谱系统,该光谱仪为两维空间扩展的视场,无疑增加了设计难度. 后期的数据反演算法对一次像面编码板的成像效果过于依赖,基于此,对光学系统的像差校正提出了更高的要求. 本文设计、分析了基于双Amici棱镜的成像光谱仪的原理及特点,设计了一套完整的成像光谱系统. 前置望远物镜的设计为像方远心,MTF 在39线对处,达到0.8,成像质量良好. 创新性的将前置望远物镜倒置用做准直系统. 全系统各个波长在39线对处的MTF值均在0.65以上. 对室外目标景物进行推扫成像,从获得的成像数据判断,本文设计的编码孔径成像光谱仪原理可行,衍射效率高,全视场成像质量良好,全谱段光谱数据可信.

English Abstract

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