星载远紫外电离层成像光谱仪光学系统设计与优化

"该文章详细介绍了针对120～180纳米远紫外波段的星载电离层成像光谱仪光学系统的设计与研究，提出了一种采用离轴抛物镜作为物镜，结合Czerny-Turner结构的成像光谱系统方案。通过深入研究像差理论并提出解决方案，成功设计出具有4°视场角，139.3毫米焦距，工作波段在120～180纳米的星载电离层成像光谱仪系统。设计结果满足指标要求，全系统的像差校正良好，调制传递函数值在0.6以上。与国外同类设备相比，该方案在工程实现性和性能上表现出优越性。" 在光学系统设计中，针对星载电离层成像光谱仪的研究是关键领域，特别是在远紫外波段（120～180纳米），由于这个波段对于电离层的探测至关重要。文章指出，国内在此领域的研究相对较弱，因此设计了一款适合这一波段的新型光学系统。在比较分析了多种国外设计方案的优缺点后，作者们选择了离轴抛物镜作为主要光学元件，搭配Czerny-Turner结构来构建成像光谱系统。这种选择旨在克服传统Czerny-Turner结构在像差校正和空间分辨率上的不足。 Czerny-Turner结构是一种常见的光谱仪设计，但其在像差校正方面存在不均匀的问题，导致空间分辨率较低。为了解决这些问题，研究人员进行了深入的像差理论研究，开发出有效的处理方法，以提高系统性能。最终，他们成功设计出一个视场角为4°，焦距为139.3毫米的星载电离层成像光谱仪，其工作波段覆盖120～180纳米。根据设计结果，整个系统的像差得到了充分校正，全视场全波段的调制传递函数值达到了0.6以上，这表明该系统能够提供高质量的成像和光谱数据，满足了技术指标的要求。 此外，将该设计方案与国外现有的星载设备进行比较，显示出该设计在实际工程实现和整体性能上都具有优势。这不仅验证了新方案的可行性，也为我国在星载电离层探测技术上迈出了重要的一步，有助于提升我国在这一领域的技术水平和国际竞争力。该研究对于未来电离层监测、空间天气预报以及地球大气科学研究等方面具有重要意义。