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基于双Schwarzschild结构的平面光栅光谱仪
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:2014.9.15
  • 页码:2321-2328
  • 分类:TH744.1[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械] TP73[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033, [2]中国科学院大学,北京100049
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.41105014);中科院长春光机所领域前沿创新项目
  • 相关项目:宽波段大气临边探测方法与关键技术研究
中文摘要:

为了满足高分辨率大相对孔径宽波段高光谱成像仪的要求,提出并设计了一种基于双Schwarzschild结构的平面光栅光谱仪.基于几何像差理论,推导出了像散校正条件,利用Matlab软件编制了初始结构参数快速计算程序.作为实例,设计了一个相对子径为1/2.5,波段为350~1 000 nm的平面光栅光谱仪光学系统.利用自己编制的Matlab程序计算了初始结构参数,然后利用光学设计软件ZEMAX-EE对该光谱仪的光学系统进行了光线追迹和优化设计,并对设计结果进行分析.结果表明,在整个工作波段(350~1 000 nm)内,点列图半径均方根值小于8.2 m,实现了大相对孔径宽波段像散同时校正,在宽波段内同时获得了良好的成像质量,满足了设计指标要求.所提出的基于双Schwarzschild结构的平面光栅光谱仪在高光谱遥感领域很有应用前景.

英文摘要:

To satisfy the requirements of a high-resolution hyperspectral imager with a large relative aperture and a wide spectral region, a new type plane grating spectrometer was proposed and designed based on double Schwarzschild structures. The astigmatism-correcting condition was derived based on the theory of geometrical aberration. The initial parameter computing was programmed by using Matlab software. As an example, an optical system for the plane grating spectrometer with a relative aperture of 1/2.5 operating in 350--1 000 nm was designed. The initial parameters were computed using proposed Matlab program, then the ray tracing and optimization for the spectrometer system were performed with ZEMAX-EE software. The analyzed results demonstrate that the spot radius (Root Mean Square, RMS) is less than 8. 2 μm in the whole working waveband (from 350 nm to 1 000 nm), the astigmatism-corrected is realized, and good imaging quality is obtained in a wide spectral region with a large relative aperture. Obtained data satisfy the requirements of design specifications, and prove the feasibility of the new type plane grating spectrometer base on double Schwarzschild structures. It has extensive application prospects in spaceborne and airborne hyperspectral remote sensing fields.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699