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原文传递一种长波红外多普勒差分干涉仪

专利名称：	一种长波红外多普勒差分干涉仪
摘要：	本发明提供一种长波红外多普勒差分干涉仪的光学系统，包括前置镜头、干涉仪、条纹成像镜头和制冷型红外探测器。采用完全匹配的方式对制冷型探测器进行冷屏匹配，利用机械主动式热补偿方式对条纹成像镜头进行无热化设计，使干涉仪系统能够在常温常压(20℃，1atm)下装配，在低温真空(160K，0atm)环境下工作，从而降低光机结构自身热辐射对探测灵敏度造成的影响。本发明实现了分体式多普勒差分干涉仪在长波红外波段的应用，干涉仪系统在工作波段内得到的仿真干涉条纹具有较高的调制度，能够满足24～60km大气风速反演和臭氧浓度反演的精度要求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	中国科学院西安光学精密机械研究所
发明人：	冯玉涛;韩斌;张兆会;李立波;畅晨光;白清兰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201910150032.2
公开号：	CN109870426A
代理机构：	西安智邦专利商标代理有限公司
代理人：	汪海艳
分类号：	G01N21/45(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	710119 陕西省西安市高新区新型工业园信息大道17号
主权项：	1.一种长波红外多普勒差分干涉仪，其特征在于：沿光路依次设置前置镜头(1)、干涉仪(2)、条纹成像镜头(3)和探测器；所述前置镜头(1)沿光路依次同光轴设置第一孔径光阑(101)、第一前置透镜(102)、滤光片(103)、视场光阑(104)和第二前置透镜(105)，第一孔径光阑(101)位于前置镜头(1)的第一个表面；所述干涉仪(2)包括分束板(203)、补偿板(204)、第一视场展宽棱镜(202)、第二视场展宽棱镜(205)、第一光栅(201)和第二光栅(206)；第一视场展宽棱镜(202)与第一光栅(201)形成第一光学单元，第二视场展宽棱镜(205)与第二光栅(206)形成第二光学单元，分束板(203)与补偿板(204)平行放置形成分束单元，第一光学单元与第二光学单元分别位于分束单元的两路出射光路中；所述条纹成像镜头(3)沿光路依次同光轴设置第一成像透镜(301)、第二成像透镜(302)和第三成像透镜(303)；平行光线依次经过前置镜头、干涉仪、条纹成像镜头后，在探测器焦平面形成干涉条纹。 2.根据权利要求1所述的长波红外多普勒差分干涉仪，其特征在于：所述第一前置透镜(102)为双凸正透镜，第二前置透镜(105)为凹面向视场光阑(104)的弯月正透镜，滤光片(103)的光焦度为零。 3.根据权利要求2所述的长波红外多普勒差分干涉仪，其特征在于：第一前置透镜(102)、第二前置透镜(105)及滤光片(103)的材料均为锗；上述第一孔径光阑(101)和第一前置透镜(102)的间隔为13.5±0.2mm，第一前置透镜(102)和滤光片(103)的间隔为12.7±0.2mm，滤光片(103)和视场光阑(104)的间隔为6±0.2mm，视场光阑(104)和第二前置透镜(105)的间隔为60.8±0.2mm。 4.根据权利要求2所述的长波红外多普勒差分干涉仪，其特征在于：所述滤光片的中心波长为8781.5nm，滤光片FWHM为127nm。 5.根据权利要求2所述的长波红外多普勒差分干涉仪，其特征在于：所述分束板(203)与补偿板(204)为硒化锌玻璃平板；第一视场展宽棱镜(202)和第二视场展宽棱镜(205)结构相同均为前后表面成一定角度的棱镜，材料为硒化锌；第一光栅(201)和第二光栅(206)结构相同，其刻线密度为150线/mm，闪耀角为41.588°。 6.根据权利要求5所述的长波红外多普勒差分干涉仪，其特征在于：所述第一成像透镜(301)为双凸正透镜，第二成像透镜(302)为弯月负透镜，第三成像透镜(303)为弯月正透镜；所述条纹成像镜头还包括第二孔径光阑(304)，所述第二孔径光阑(304)置于探测器冷屏(305)处。 7.根据权利要求6所述的长波红外多普勒差分干涉仪，其特征在于：第一成像透镜(301)、第二成像透镜(302)及第三成像透镜(303)的材料均为锗；所述第一成像透镜(301)和第二成像透镜(302)的间隔为33.5±0.03mm，第二成像透镜(302)和第三成像透镜(303)的间隔为41.8±0.03mm，第三成像透镜(303)和探测器窗口的距离为20±0.03mm。 8.根据权利要求1所述的长波红外多普勒差分干涉仪，其特征在于：所述前置镜头(1)为开普勒式无焦系统；所述条纹成像镜头(3)F/#为2，放大率β＝-0.28。 9.根据权利要求1所述的长波红外多普勒差分干涉仪，其特征在于：所述前置镜头(1)和分束板(203)的间隔为60±0.2mm；补偿板(204)和条纹成像镜头(3)之间的间隔可调，常温常压时，补偿板(204)和条纹成像镜头(3)的间隔为60±0.2mm。 10.根据权利要求1所述的长波红外多普勒差分干涉仪，其特征在于：所述探测器为科学级CCD相机，其光谱范围为8～10μm，像元大小为30μm，面阵大小为320×256，工作温度为-40℃～+71℃。
所属类别：	发明专利