双视场多普勒干涉仪：光学系统设计与高层大气风场探测

本文主要探讨了一种针对大气风场矢量星载探测的应用而设计的双视场准共路多普勒外差干涉仪。这种创新的光学系统由平面镜实现视场耦合，利用Kösters棱镜作为单光栅干涉仪，配合一维成像镜，其核心在于同时观测两个正交方向的不同高度层的视线风速。该系统的显著优点包括结构紧凑，没有复杂的运动部件，从而提高了探测效率。 文章详细介绍了Kösters棱镜在准共路干涉仪中的非对称量Δd与其光学参数如光栅利特罗角和分光棱镜尺寸之间的关系。通过以基于氧原子红线（O[1D]630nm）的星载高层大气风场探测为例，作者展示了参数优化和系统设计的具体步骤，以及如何通过仿真技术得到全系统的干涉图。结果显示，双视场准共路多普勒外差干涉仪具备一维空间分辨率，能够在不依赖于视场扫描装置的情况下获取两个不同视角和高度层的干涉图。由于卫星平台的运动特性，这使得仪器能够获取同一目标区域的风场矢量信息，从而实现高效且精确的大气风场测量。 本文的研究对于提升星载风场探测的性能具有重要意义，特别是在气象学、遥感科学等领域，它提供了一种新型的、无运动部件的解决方案，减少了仪器复杂性和维护成本。光学设计的关键在于精细的参数调节和优化，以确保最佳的干涉信号质量，并充分利用多普勒效应来解译风速信息。此外，通过模拟实验验证了该设计的有效性和实用性，这为未来相关领域的仪器研发和应用提供了有价值的技术参考。这篇文章深入剖析了双视场准共路多普勒外差干涉仪的光学原理、设计方法及其在大气风场探测中的实际应用潜力。