| 题名 | 干涉成象光谱仪中光学系统的研究 |
| 作者 | 安葆青 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 1999 |
| 授予单位 | 中国科学院西安光学精密机械研究所. |
| 导师 | 薛鸣球 |
| 关键词 | 光谱仪 干涉成象 光学系统 |
| 学位专业 | 光学 |
| 中文摘要 | 本论文主要研究干涉成象光谱仪的光学总体及光学系统的设计问题。主要包括：空间调制干涉成象光谱仪（SMIFTS）的光学系统，大孔径高通量（LASIS）干涉成象光谱仪的光学系统，小型反射式傅氏变换光谱仪（SRFTS－500）的光学系统及离轴反射式光学系统用于干涉成象光谱仪的探讨。论文首先对干涉成象光谱技术及其光学系统的研究状况和发展趋势作了系统性的概述，着重研究了无动镜干涉成象光谱仪中的光学系统。国际上无动镜干涉光谱技术根据干涉仪原理形式的不同，相应的光学系统形态各异，我们主要就双角反射体和半五角棱镜两种干涉分束装置进行了光学系统研究。空间调制干涉成象光谱仪SMIFTS主要由前置光学系统FOS、横向剪切分束器（分束膜BS、M1、M2组成的Sagnac干涉仪）、Fourier透镜FT、柱面镜CY、面阵探测器D及信号处理系统组成。其最大的特点就是狭逢宽度与光谱分辨率无关，因此在推扫方向空间分辩率允许的情况下，SMIFTS的入射狭缝可以很宽或具有笔意形状，提高能量利用率。论文作者从保证干涉图象质这一基本要求出发，对系统中的各个光学元部件进行了解析，特别对傅氏变换透镜用了干涉成象光谱仪中的原理、设计要求、象差考虑等进行了深入讨论，同时满足了两对物象共轭位置完善成象和宽的光谱范围校正二级光谱的设计要求，并同课题组同志一起，完成了空间调制干涉成象光谱仪的原理实验，获得了激光、白光点光源的干涉图和复原光谱图，实验结果同美国NASA95年、佛罗里达工学院96年发表的实验结果相当，并且在国内首次利用干涉成象光谱技术成功完成了对模拟目标的成象实验，获得了90幅单色图像及合成彩色图象。在此实验基础上，为了提高图象的空间分辩率，减少柱面镜的误差影响，课题组对大孔径高通量干涉成象光谱仪LASIS系统进行了研究。LASIS由前置光学系统、准直光学系统和成象光学系统组成，结构复杂，弥散斑要求不大于8.5μ。论文作者对不同玻璃组合可以标志二级光谱大小的K值进行了详细分析，充分利用特种火石玻璃TF3与其他玻璃的组合在不同的谱线上K值出现正负变号这一特性使前置、准直光学系统中特定谱线的二级光谱与成象光学系统中该谱线的三级光谱等值异号互相补偿，得到较好的匹配，实现了宽谱段范围各色光共焦面弥散均不大于8.5μ。也使TF3玻璃在校正二极光谱方面有了更进一步的使用价值。作为空间调制干涉成象光谱技术的应用，我们研制开发了利用单个反射球面的小型干涉光谱仪，与国外Labshpere公司生产的LED－1000SPECTRAL ANALYZER相比，相同主要技术指标的条件下，此仪器的体积只有其产品体积的1/9。论文对小型干涉光谱仪光学系统进行了分析，确定采用单环面反射镜作为前置和准直光学系统，不仅简化了仪器设计，降低光学元件数，还巧妙地利用垂轴象差相消、轴向象差相互补偿的"对称"特性，实现了平行光进入干涉系统、干涉后以平面波输出的光谱仪结构。较以往传统的光谱仪光路结构本质不同。采用分束器补偿板，有效光谱范围，可用于红外探测。实践证明，此光学系统新颖、简单、巧妙、易于实现。课题组完成了实验，得到清晰的干涉图片。空间探测的发展要求越来越大的视场、孔径和越来越宽的光谱范围，传统的光学系统结构形式已不能满足这一要求。离轴反射式光学系统用于干涉成象光谱仪以实现大视场、大孔径、全谱段且轴上轴外同样的光学成象质量。论文作者根据空间调制干涉成象光谱的基本原理，满足光程差线性变换的条件下，对非共轴系统正弦条件下的各面进行了详细讨论，并对设计中程序显示的较大畸变进行了分析，设计出较高质量的大孔径、大视场离轴三反射光学系统。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 光学 |
| 公开日期 | 2011-10-09 |
| 页码 | 132 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/12396]  |
| 专题 | 西安光学精密机械研究所_中国科学院西安光学精密机械研究所(2010年前) |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 安葆青. 干涉成象光谱仪中光学系统的研究[D]. 中国科学院西安光学精密机械研究所.. 1999. |
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