高分辨机载紫外-可见成像光谱技术研究
紫外-可见成像光谱技术是航空、航天遥感技术的重要组成部分,大视场、宽谱段、高分辨成像光谱技术是紫外-可见成像光谱技术的主要发展方向.我国这一波段的成像光谱技术起步较晚,与国际先进水平相比,存在一定的差距.本论文开展的机载紫外-可见成像光谱技术研究,其光谱范围310~500nm,光谱分辨率0.3~0.5nm,空间角分辨交轨0.5mrad,总视场14°,实现了较大视场、较宽谱段、高分辨紫外-可见成像光谱仪设计,取得了一定的研究成果:1、针对紫外-可见波段成像光谱技术的特点,选取了结构对称、慧差补偿的Czerny-Turner反射式光栅成像光谱仪和背照减薄面阵CCD(BTCCD)紫外探测器件.对12km高度的地面反射、太阳辐射和大气散射辐射进行了光谱辐亮度模拟,建立了等效电子法信噪比估算函数,并且对推扫成像方式、线阵摆扫成像方式、16线阵TDI摆扫成像方式,以及采用增益为10000的日盲紫外增强型CCD推扫成像方式进行了具体估算,最后确定了满足信噪比要求的推扫式成像光谱仪的光谱范围和数值孔径.2、设计了能够满足较大视场要求的离轴两镜同心前置望远物镜;在系统研究无辅助光学元件Czerny-Turner光谱系统像差校正理论的基础上提出了会聚照明Czerny-Turner成像光谱系统消像散方法;系统给出了发散照明和会聚照明像散校正条件的区别和适用范围,并实验验证了结论的正确性,为无辅助光学元件Czerny-Turner成像光谱系统设计的结构选取和结构优化提供了强有力的技术支撑.3、设计了狭缝宽度为1个像素,成像光谱仪放大倍率为1:1的传统Czerny-Turner成像光谱系统设计;在成像光谱仪线视场较大、成像质量不够理想的情况下进行了改进,通过调整光栅常数、改变线色散率,提出了狭缝宽度为2个像素,放大倍率为1:2的成像光谱仪系统设计方案.得到了改善视场边缘像质的较为满意的设计结果.机载紫外-可见成像光谱仪的原理设计是国内、外先进技术水平的推进,能为进一步机载工程样机的研制,以及后续星载工程样机的研制提供必要的技术支撑.
- 作者：
- 郝爱花
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
- 专业名称：
- 光学工程
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2014年
- 导师姓名：
- 胡炳樑；白加光
- 中图分类号：
- O433
- 关键词：
- 紫外-可见光；高分辨；成像光谱仪
- UV-VIS； high resolution； imaging spectrometer