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原文传递一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统

专利名称：	一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统
摘要：	本发明公开了一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统，包括前置望远成像系统和Offner‑Littrow光谱成像系统。前置望远成像系统包括凹面反射镜、转折镜、主镜、次镜、分色片、退偏器和光阑；Offner‑Littrow光谱成像系统具体由滤光片、入射狭缝、探测器、凸面光栅、凹面反射镜和像差校正透镜构成；凹面反射镜将对地观测的光信息引入仪器，经折转镜、退偏器后，由主、次镜聚焦后，通过分色片形成两个独立光谱通道(300nm‑400nm)、(395nm‑500nm)进行探测。各波段光分别聚焦光谱仪入射狭缝，经滤光片后由像差校正透镜准直到凹面反射镜，通过凸面光栅分光反射至凹面反射镜，再经像差校正透镜聚焦到探测器上。本发明保证测量准确性，使整体光学系统体积紧凑。
专利类型：	发明专利
申请人：	中国科学院合肥物质科学研究院
发明人：	江宇;司福祺;周海金;薛辉;詹锴;黄书华;张泉;曾议
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T09:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010019875.1
公开号：	CN111208080A
代理机构：	北京科迪生专利代理有限责任公司
代理人：	邓治平
分类号：	G01N21/33;G01N21/01;G01J3/12;G01J3/28;G;G01;G01N;G01J;G01N21;G01J3;G01N21/33;G01N21/01;G01J3/12;G01J3/28
申请人地址：	230031 安徽省合肥市蜀山湖路350号
主权项：	1.一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述的光学系统包括前置望远成像系统和Offner-Littrow光谱成像系统；所述前置望远成像系统包括：入瞳组件(1)、凹面反射镜(2)、光阑组件(3)，转折镜(4)、退偏器(5)、主镜(6)和次镜(8)；主镜(6)和次镜(8)之间设置孔径光阑(7)；并在前置望远成像系统后端设置分色片(9)，所述前置望远成像系统根据探测光谱(300-500)nm通过分色片(9)分为两个光谱通道，即第一通道(300-400)nm、第二通道(395-500)nm；所述Offner-Littrow光谱成像系统，和前置望远成像系统相应谱段匹配也分成两个通道，即第I通道的(300-400)nm、第II通道(395-500)nm，第I通道的Offner-Littrow光谱成像系统由第I通道入射狭缝(10)、第I通道滤光片(11)、第I通道像差校正透镜(12)、第I通道凹面反射镜(13)、第I通道凸面光栅(14)和第I通道探测器(15)组成，第II通道的Offner-Littrow光谱成像系统由第II通道入射狭缝(16)、第II通道滤光片(17)、第II通道像差校正透镜(18)、第II通道凹面反射镜(19)、第II通道凸面光栅(20)和第II通道探测器(21)组成；目标物为(300-400)nm波段的光从分色片(9)反射后聚焦到第I通道的(300-400)nm入射狭缝(10)处，目标物为(395-500)nm波段的光从分色片(9)透射后聚焦到第II通道(395-500)nm入射狭缝(16)处，所述前置望远成像系统通过分色片(9)形成两个通道的光谱波段进行探测，范围分别是第一通道(300-400)nm、第二通道(395-500)nm；第一通道(300nm-400nm)波段的光信息从第I通道入射狭缝(10)和后端放置第I通道的滤光片(11)进入第I通道的Offner-Littrow成像光谱仪系统，再经过第I通道像差校正透镜(12)聚焦到第I通道凹面反射镜(13)后反射至第I通道凸面光栅(14)，分光后转折至第I通道凹面反射镜(13)处，再经像差校正透镜(12)聚焦到第I通道的探测器(15)上；第二通道(395nm-500nm)波段的光信息从第II通道入射狭缝(16)和后端放置第II通道滤光片(17)进入第II通道的Offner-Littrow成像光谱仪系统，再经过第II通道像差校正透镜(18)聚焦到第II通道凹面反射镜(19)后反射至第II通道凸面光栅(20)，分光后转折至第II通道凹面反射镜(19)处，再经像差校正透镜(18)聚焦到第II通道探测器(21)上。 2.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述光学系统由分色片分成两个光谱探测波段(300nm-400nm)、(395nm-500nm)分别进行光谱成像设计；根据上述探测波段分成两个独立的Offner-Littrow光谱成像系统。在每个Offner-Littrow光谱成像系统中，第I通道入射狭缝(10)和第I通道探测器(15)位于第I通道像差校正透镜(12)中心线的上下对称分布。能够使得入射狭缝(10)远离探测器(15)，从而确保其他装在光谱成像系统上的装置没有遮挡入射狭缝(10)；同样，第II通道入射狭缝(16)和第II通道探测器(21)位于第II通道像差校正透镜(18)中心线的上下对称分布。第I通道像差校正透镜(12)、第II通道像差校正透镜(18)均为同心弯月透镜设计，用来校正由于相对孔径增大引起的像差。 3.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述前置望远成像系统核心部分是主镜(6)和次镜(8)组成的离轴两镜望远系统；主镜(6)和次镜(8)均采用非球面设计，主镜(6)为凸二次曲面，次镜(8)为凹二次曲面，主镜(6)和次镜(8)之间设置了孔径光阑(7)；这里采用视场离轴(入射光线倾斜入射方式)，同时可以使得结构更简单紧凑；离轴两反望远系统的镜片材料为热膨胀系数超低的材料组成，这里用的是微晶玻璃。离轴两反望远系统均镀介质膜，实现紫外可见波段的高效反射。 4.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统，其特征在于：所示前置望远成像系统：对地观测114°大视场的光信息经过入瞳组件(1)被凹面反射镜(2)收集，通过转折镜(4)进行折转光路；并在转折镜(4)到主镜之间设置退偏器(5)；并通过分色片(9)进行光谱通道的光谱分割；凹面反射镜(2)和转折镜(4)均采用熔融石英玻璃材料设计，并镀介质膜；退偏器(5)采用双重巴比特补偿器设计，实现仪器退偏功能；分色片(9)材料采用熔融石英玻璃材料，出光面采用高次非球面设计，并镀分色膜。 5.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统，其特征在于：前置望远成像系统设计必须满足以下要求：①具有像方远心结构；②与后端Offner-Littrow光谱成像系统的凸面光栅分光系统数值孔径匹配。 6.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述第I通道凸面光栅(14)和第II通道凸面光栅(20)可以是凸面的Rowland光栅，也可以是凸面的像差校正光栅。 7.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述第I通道凹面反射镜(13)、第II通道凹面反射镜(19)均采用ULE光学玻璃，并镀相应紫外可见波段介质反射膜；第I通道像差校正透镜(12)、第II通道像差校正透镜(18)均采用熔融石英玻璃制作，并镀相应紫外可见波段增透膜。
所属类别：	发明专利