Offner型与Dyson型长波红外成像光谱仪性能对比研究
本文选题:光谱学 切入点:长波红外成像光谱仪 出处:《光学学报》2014年10期
【摘要】:针对传统长波红外成像光谱仪难以同时实现弱遥感信号下高信噪比和小型化的现状,在数值孔径NA为0.19和0.33,工作波段为8~12μm下,设计并对比分析了两种具有同心结构的Offner凸面光栅和Dyson凹面光栅光谱仪,借助Zemax软件,获得了它们的最优解。当NA1=0.19时,两者均能理想成像,Offner结构大小为245mm×213mm×111mm,调制传递函数(MTF)大于0.38,光谱分辨率为35nm,谱线弯曲小于4.8%,色畸变小于12.8%;Dyson结构大小为308mm×61mm×49mm,MTF大于0.48,光谱分辨率为12nm,谱线弯曲小于0.047%,色畸变小于0.138%。当NA2=0.33时,Offner结构无法理想成像,Dyson结构仍有很好的像质,大小为317mm×88mm×88mm,MTF大于0.71,光谱分辨率为1nm,谱线弯曲小于0.015%,色畸变小于0.028%。设计结果表明,长波红外波段中,相对于Offner结构,Dyson结构具有数值孔径大、体积小、光谱分辨率和传递函数高以及谱线弯曲和色畸变小的优点。
[Abstract]:In view of the fact that it is difficult for the traditional long wave infrared imaging spectrometer to achieve high signal-to-noise ratio and miniaturization under weak remote sensing signals simultaneously, the numerical aperture na is 0.19 and 0.33, and the working band is 8 ~ 12 渭 m. Two kinds of Offner convex grating and Dyson concave grating spectrometer with concentric structure are designed and compared. Their optimal solutions are obtained by means of Zemax software. When NA1=0.19 is used, Both of them can be ideally imaged with 245mm 脳 213mm 脳 111mm, MTF > 0.38, spectral resolution of 35nm, curve less than 4.8, color distortion less than 12.8mm, 308mm 脳 61mm 脳 49mm MTF > 0.48, spectral resolution 12nm, curve less than 0.047nm, color aberration less than 4.8nm. When NA2 = 0.33, the Offner structure is not ideal for imaging Dyson structure and still has good image quality. The size of 317mm 脳 88mm 脳 88mm MMT is greater than 0.71, the spectral resolution is 1nm, the curve curve is less than 0.015and the color distortion is less than 0.028.The design results show that in the long-wave infrared band, the structure has a large numerical aperture and a small volume compared with that of the Offner structure. The advantages of high spectral resolution and transfer function and low spectral line bending and color distortion.
【作者单位】: 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;中国科学院大学;
【基金】:国家重大科学仪器设备开发专项(2013YQ14051702) 吉林省科技厅项目(20140204030GX)
【分类号】:TH744.1
【参考文献】
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