大相对孔径Schwarzschild光谱成像系统设计与优化

"新型大相对孔径Schwarzschild光谱成像系统设计" 本文主要介绍了针对高分辨率、大相对孔径和宽波段的高光谱成像需求，设计了一种新型的Schwarzschild光谱成像系统，该系统采用平面光栅替代传统Offner系统中的凸面光栅和Czerny-Turner系统的小相对孔径设计，以克服这两类系统的局限性。作者基于反射球面罗兰圆理论分析了新系统的像散校正策略，并利用Matlab编写了快速计算初始结构参数的程序。 具体来说，设计了一个相对孔径为1/2.5，工作波段覆盖400至1000纳米的Schwarzschild光谱成像系统。首先通过Matlab程序计算出初步的系统参数，随后在Zemax-EE光学设计软件中进行光线追迹和优化设计。经过分析，该系统在整个工作波段内，点列图的弥散斑尺寸保持在13微米以下，实现了大相对孔径下宽波段像差的同时校正，从而确保了在整个宽波段内获得优良的成像质量，满足了设计指标。 这项研究验证了新型Schwarzschild光谱成像系统的可行性，其在航空和航天领域的高光谱遥感应用中具有广泛前景。关键词包括光学设计、Schwarzschild光谱成像系统、高光谱成像仪、平面光栅以及罗兰圆等，这些关键词反映了文章的核心内容和技术要点。 通过这一设计，研究人员解决了传统光谱成像系统在加工难度和性能上的问题，创新性地采用了平面光栅，提高了系统的光谱分辨率和成像质量。这种创新对于推动光学技术在遥感、天文学以及环境监测等领域的应用具有重要意义。此外，利用Matlab和Zemax-EE软件的结合，不仅加速了设计过程，也确保了设计的精确性和效率，展示了现代光学设计工具在复杂光学系统设计中的重要作用。