星载扫描层析临边成像光谱仪光学设计研究
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更新于2024-08-28
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"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。
2021-02-10 上传
2021-02-11 上传
2021-03-13 上传
2021-03-28 上传
2021-02-05 上传
2021-01-27 上传
2021-02-05 上传
2021-02-26 上传
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