星载扫描层析临边成像光谱仪光学设计研究

"星载扫描层析临边成像光谱仪光学设计" 本文详细介绍了星载扫描层析临边成像光谱仪的光学设计，这类设备在空间大气遥感领域具有重要的应用价值。设计目标是创建一个轻型、小型化且能实现宽水平覆盖的系统，以满足对大气边缘（临边）进行高效观测的需求。 光学系统的设计采用了以下关键组件： 1. **一维扫描镜**：用于控制光路的方向，实现对指定区域的扫描。这种扫描方式可以提供连续的大气观测数据，提高对大气层析信息的获取能力。 2. **离轴抛物面望远系统**：作为系统的前端，其主要功能是收集远处的目标光线并将其聚焦到后续的光学组件上。离轴设计有助于减少光学系统的尺寸和重量，同时保持高分辨率和成像质量。 3. **非球面光栅光谱成像系统**：这是光谱仪的核心部分，负责将接收到的光信号分离成不同波长的光谱。非球面设计可以减小光学畸变，提高光谱分辨率和成像质量。文中指出，该系统的工作波段在280至800纳米之间，涵盖紫外到近红外范围，能够覆盖多种大气成分的吸收光谱。 在光学设计软件CODE V的支持下，进行了光线追踪和优化，确保了系统性能。具体表现为： - **点列图直径的均方根(RMS)值小于34毫米**：这表明光束在光谱仪内部的分布非常均匀，有利于获得高信噪比的光谱数据。 - **光谱分辨率0.84纳米**：这一数值意味着系统可以区分非常接近的光谱线，提高了大气成分识别的准确性。 - **满足1.2纳米的指标要求**：光谱分辨率优于1.2纳米，确保了对大气成分的精细探测能力。 - **光学传递函数(OTF)在特征频率处均达到0.57以上**：这表明系统在空间方向的成像质量良好，能够提供清晰的图像。 设计的星载扫描层析临边成像光谱仪光学系统满足了高性能、轻量化和紧凑性的要求，适用于空间大气遥感任务，能够有效地分析大气的垂直结构和动态变化，对于环境监测和气候变化研究具有重要意义。