消谱线弯曲长波红外成像光谱仪设计
本文选题:光学设计 + 成像光谱仪 ; 参考:《光学精密工程》2014年02期
【摘要】:为了实现遥感目标的长波红外高光谱成像,有效消除平面光栅产生的谱线弯曲,设计了离轴透镜消谱线弯曲长波红外平面光栅成像光谱仪。分别计算了平面光栅和离轴透镜产生的谱线弯曲,分析了谱线弯曲随相关参量的变化关系,并基于此设计了消谱线弯曲的初始结构。通过优化设计得到的光学系统的通光孔径为100mm,F数为2,光谱分辨率为20nm,空间分辨率为150μrad,冷光阑效率为100%,成像质量接近衍射极限,系统谱线弯曲由原有的180μm以上变为14.3μm以内。该项设计获得了具有普适性的消谱线弯曲公式,证明了离轴透镜具备校正谱线弯曲的特殊功能。最后的设计结果表明,在满足系统成像质量要求且不增加系统复杂度的前提下,采用离轴透镜的平面光栅光谱仪的系统谱线弯曲小于探测器像元尺寸的1/2,满足使用要求。
[Abstract]:In order to realize the long wave infrared hyperspectral imaging of remote sensing target and effectively eliminate the spectral line bending produced by the plane grating, a long wave infrared plane grating imaging spectrometer is designed to eliminate the spectral line of the off axis lens. The spectral line bending of the plane grating and the off-axis lens is calculated, and the relationship of the spectral line bending with the related parameters is analyzed. The optical aperture of the spectral line is designed. The optical aperture of the optical system is 100mm, the number of F is 2, the spectral resolution is 20nm, the spatial resolution is 150 rad, the efficiency of the cold aperture is 100%, the imaging quality is close to the diffraction limit, the system spectral line bending is less than 14.3 mu m from the original 180 mu m. The universal curve bending formula is obtained, which proves the special function of the off-axis lens to correct the curve of the spectral line. The final design results show that the system spectral line bending of the plane grating spectrograph using the off axis lens is smaller than the pixel size of the detector on the premise that the system imaging quality is satisfied and the system complexity is not increased. 1/2, meet the requirements of use.
【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】:吉林省与中国科学院合作长吉图开发开放先导区科技创新合作专项资金资助项目(No.2011CJT0004) 吉林省科技厅资助项目(No.20106015,20100310) 吉林省科技发展计划资助项目(No.20090557)
【分类号】:TH744.1
【参考文献】
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1 巴音贺希格;光谱仪谱线和谱带弯曲现象的精确表述方式[J];光谱学与光谱分析;2005年09期
2 程欣;洪永丰;张葆;薛庆生;;插入Féry棱镜的小型Offner超光谱成像系统的设计[J];光学精密工程;2010年08期
3 郑玉权;;超光谱成像仪的精细光谱定标[J];光学精密工程;2010年11期
4 刘玉娟;巴音贺希格;崔继承;唐玉国;;凸面光栅成像光谱仪的干涉法装调[J];光学精密工程;2011年08期
5 刘玉娟;崔继承;巴音贺希格;陈少杰;齐向东;唐玉国;;凸面光栅成像光谱仪的研制与应用[J];光学精密工程;2012年01期
6 佟亚军;吴刚;周全;杜学维;马智宏;肖体乔;王秋平;;Offner成像光谱仪的设计方法[J];光学学报;2010年04期
7 许洪;王向军;刘峰;;非制冷色散式成像光谱仪辐射传递模型[J];红外与激光工程;2009年01期
【共引文献】
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1 李建新;;哈特曼像差自动测量系统设计与开发[J];半导体技术;2009年04期
2 邬明慧;安志勇;高t@含;赵伟星;;印刷电路板检测系统光学设计[J];长春理工大学学报(自然科学版);2011年01期
3 徐颖欣;李醒飞;朱嘉;;远心镜头在回转体测量系统中的应用[J];传感器与微系统;2010年01期
4 朱辉;李华;常何民;;一种空爆体坐标测量精度的理论分析[J];测试技术学报;2012年03期
5 侯峙云;洪文学;赵兵;韩华;;红外空心传能光纤聚焦系统的设计与优化[J];燕山大学学报;2012年02期
6 梁凤超;;临界角法激光直写聚焦伺服系统静态特性研究[J];电光与控制;2011年05期
7 时光煜;李明月;孙辉辉;;旋转折射光楔对控制模型在机载光电探测设备中的应用分析[J];电光与控制;2011年12期
8 刘欣;刘春华;潘枝峰;罗京平;;机载复杂红外光学系统无热化补偿方法研究[J];电光与控制;2012年07期
9 武旭华;肖韶荣;张仙玲;;“工程光学”教学改革初探与实践[J];电气电子教学学报;2009年S1期
10 张燕;;基于爱里圆测定法的微孔径测试方法应用研究[J];电气自动化;2010年04期
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1 周全;吴刚;王秋平;石春;佟亚军;马智宏;;高分辨率推扫式成像光谱仪的设计及其田野应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 谢家兴;刘洪山;王建;代秋芳;;基于Authorware的工程光学多媒体教学系统的制作[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
3 黎新;黄国亮;李强;陈圣依;;钻石多面体几何结构特征的频谱分析及应用研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
4 贾大功;赵振;马彩缤;张红霞;张以谟;;基于ARM的嵌入式光纤端面检测仪的研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
5 吕且妮;崔宇明;蔡怀宇;王强;;“工程光学实验”教学平台的设计与建立[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 周广梅;郭峰;李宏升;;润滑油膜厚度测量彩色光干涉图像的复现[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
7 蒋凌颖;张冬仙;郑晓东;林逸群;毛小兰;闻春敖;;自组装光栅光谱仪实验[A];2006—2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会2009年全体会议论文集[C];2009年
8 吕且妮;崔宇明;蔡怀宇;王强;;“工程光学实验”教学平台的设计与建立[A];2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会2010年全体会议论文集[C];2010年
9 谢家兴;刘洪山;王建;代秋芳;;基于Authorware的工程光学多媒体教学系统的制作[A];2006-2010年教育部高等学校光电信息科学与工程专业教学指导分委员会及协作委员会2010年全体会议论文集[C];2010年
10 刘文超;范宜燕;王选择;;贴片机自动对准系统的硬件设计[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集(2)[C];2008年
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1 杨承;日盲型紫外探测和直升机着舰光电助降技术的研究[D];电子科技大学;2010年
2 王鑫;数字图像盲取证技术研究[D];解放军信息工程大学;2009年
3 雷波;直线边缘光学精密测量系统研究与开发[D];武汉理工大学;2010年
4 陈龙江;曲面激光直写中若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年
5 刘钦晓;波前编码成像系统解码算法理论研究及其应用[D];浙江大学;2010年
6 孙鸣捷;微型投影显示系统中混合光源照明技术和激光散斑消除技术的研究[D];浙江大学;2010年
7 齐海兵;可调谐光纤法布里—珀罗滤波器的理论与实验研究[D];华中科技大学;2011年
8 胡毅;关节式坐标测量机热变形误差建模及修正研究[D];合肥工业大学;2011年
9 刘光宏;Offner田野成像光谱仪光学系统建模与优化设计[D];中国科学技术大学;2011年
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2 赵兰兰;EDFA增益斜率影响因素的实验研究和数值模拟[D];江南大学;2010年
3 赵羲;小天体撞击探测光学成像仿真技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
4 张万祯;流式图像赤潮监测仪光学系统设计[D];福建师范大学;2010年
5 上官王聘;大功率半导体激光器阵列光束整形系统研究[D];浙江大学;2011年
6 孙洋东;相控阵激光雷达波控技术的研究与应用[D];电子科技大学;2011年
7 尹晓虎;激光雷达液晶相控阵波控数据优化算法研究[D];电子科技大学;2011年
8 邢乐;He-Ne激光器频率稳定度测量技术研究[D];西安电子科技大学;2011年
9 王媛媛;离焦模糊图像处理的研究与应用[D];北方工业大学;2011年
10 马贺敏;基于辅助光源的煤仓图像预处理研究[D];河南理工大学;2007年
【二级参考文献】
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1 郑玉权;;小型Offner光谱成像系统的设计[J];光学精密工程;2005年06期
2 李幼平;禹秉熙;王玉鹏;方伟;;成像光谱仪辐射定标影响量的测量链与不确定度[J];光学精密工程;2006年05期
3 任建伟;麦镇强;万志;李宪圣;李凤有;;星上LED定标光源的可行性研究[J];光学精密工程;2008年03期
4 陈风;郑小兵;;光谱非匹配对光学遥感器定标精度的影响[J];光学精密工程;2008年03期
5 赵玉环;闫丰;周跃;娄洪伟;隋永新;杨怀江;曹健林;;紫外ICCD的辐射定标[J];光学精密工程;2008年09期
6 张振铎;王淑荣;李福田;李博;林冠宇;袁钾光;;空间紫外遥感仪器漫反射板的真空紫外辐照特性[J];光学精密工程;2008年11期
7 冯玉涛;向阳;;谱线弯曲对成像光谱仪辐射信号采集的影响[J];光学精密工程;2009年01期
8 王锐;宋克非;;高精度紫外探测器辐射定标系统[J];光学精密工程;2009年03期
9 李博;林冠宇;张明宇;李明明;李权;;紫外-真空紫外空间遥感仪器漫反射板的制备[J];光学精密工程;2009年03期
10 杨本永;张黎明;沈政国;乔延利;;光学传感器星上定标漫射板的特性测量[J];光学精密工程;2009年08期
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1 薛汝东;季轶群;沈为民;;Offner型短波红外成像光谱仪分光系统的设计[J];苏州大学学报(自然科学版);2011年03期
2 李欢;向阳;;成像光谱仪离轴三反望远系统的光学设计[J];红外与激光工程;2009年03期
3 朱善兵;季轶群;宫广彪;张蕊蕊;沈为民;唐敏学;;棱镜-光栅-棱镜光谱成像系统的光学设计[J];光子学报;2009年09期
4 佟亚军;吴刚;周全;杜学维;马智宏;肖体乔;王秋平;;Offner成像光谱仪的设计方法[J];光学学报;2010年04期
5 刘晓梅;向阳;;宽视场成像光谱仪前置远心离轴三反光学系统设计[J];光学学报;2011年06期
6 薛庆生;林冠宇;宋克非;;星载大视场短波红外成像光谱仪光学设计[J];光子学报;2011年05期
7 李欢;向阳;;10°远心离轴三反消像散望远系统的光学设计[J];光子学报;2009年09期
8 程欣;洪永丰;张葆;薛庆生;;插入Féry棱镜的小型Offner超光谱成像系统的设计[J];光学精密工程;2010年08期
9 赵发财;王淑荣;曲艺;李福田;;新型高分辨率紫外-可见成像光谱仪波长定标系统设计[J];光电工程;2010年07期
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2 周全;吴刚;王秋平;石春;佟亚军;马智宏;;高分辨率推扫式成像光谱仪的设计及其田野应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
3 王淑荣;李福田;;全球二氧化碳分布监测仪发展现状与建议[A];全国国土资源与环境遥感应用技术研讨会论文集[C];2009年
4 胥学荣;郑列华;危峻;;推扫式宽视场成像光谱仪[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(B 光学系统设计与制造技术专题)[C];2006年
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3 程欣;大视场光纤成像光谱仪光学系统研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
4 刘玉娟;基于同心光学系统的新型成像光谱仪研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2012年
5 张春雷;成像光谱仪光谱辐射定标新方法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2011年
6 汪逸群;成像光谱仪运动补偿实现技术的研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2013年
7 陈立武;CE-1成像光谱仪工程化光学技术理论研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2006年
8 吴振洲;微型Offner成像光谱仪和光谱数据处理[D];中国科学技术大学;2012年
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8 崔胜利;红外成像光学系统设计[D];重庆大学;2008年
9 尚杨;光栅型成像光谱仪噪声抑制技术研究[D];西安工业大学;2012年
10 李s,
本文编号:2058699
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