凸面光柵Offner結(jié)構(gòu)雙狹縫多光譜系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光學領(lǐng)域，特別涉及一種凸面光柵Offner結(jié)構(gòu)雙狹縫多光譜系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 光譜儀系統(tǒng)是遙感光譜儀器的核心，特別是對光譜成像質(zhì)量較高，且對連續(xù)譜成 像的儀器中。傳統(tǒng)的光譜儀結(jié)構(gòu)形式主要有Czerny-Turner結(jié)構(gòu)，Offner結(jié)構(gòu)、交叉型 Czerny-Turner結(jié)構(gòu)、Rowland圓結(jié)構(gòu)等等，這些結(jié)構(gòu)對于波段范圍較窄或者是光譜分辨率 不高的系統(tǒng)能夠很好的滿足儀器設(shè)計指標要求。但是對于光譜范圍較寬并且光譜分辨率較 高的高光譜、超光譜系統(tǒng)而言，只能采用雙色鏡的形式，將光譜范圍分成多段，再采用上述 結(jié)構(gòu)形式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，體積龐大。
[0003] 星載成像光譜儀、空基成像光譜儀和部分地基光譜儀一般對儀器的重量、體積等 幾何物理量要求較高，過大的體積和重量導致儀器的生產(chǎn)、制造、發(fā)射等成本成幾何級數(shù)增 加，尤其是星載光譜儀，對儀器的重量和體積要求更為嚴格。
[0004] 到目前為止，大部分星載光譜儀尤其是高光譜和超光譜系統(tǒng)，為了滿足其光譜范 圍的需要，其一般采用多通道的形式，即將光譜范圍利用雙色鏡分成多個波段范圍，每個波 段范圍再分別設(shè)計對應(yīng)的光譜儀系統(tǒng)，最終成像在對應(yīng)的探測器上。同時為了縮小系統(tǒng)外 形尺寸，光路中一般增加平面反射鏡反射，將光路進行折疊以縮小體積。該種結(jié)構(gòu)形式能夠 滿足儀器的指標要求，但是對于一些空間方向視場較小的儀器而言，CCD或者CMOS面陣探 測器在空間維的利用率很低，只采用很少一部分的像元數(shù)。因此上述結(jié)構(gòu)導致了儀器的體 積和重量增加很多，一些資源較為緊張的衛(wèi)星或者飛機以及地基上無法滿足使用要求，并 且該種結(jié)構(gòu)研制成本高，裝調(diào)麻煩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服已有的光譜儀體積、重量較大，無法應(yīng)用于空間資源較為 緊張的場合的缺陷，從而提供一種體積小、重量輕，具有廣泛適用范圍的多光譜系統(tǒng)。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種凸面光柵Offner結(jié)構(gòu)雙狹縫多光譜系統(tǒng)， 包括：雙狹縫組件、主反射鏡、凸面光柵、成像物鏡以及焦面探測器；其中，從前置的望遠 鏡系統(tǒng)或者光纖出射遠心系統(tǒng)出射的光以一定方向從雙狹縫組件的入射狹縫進入；入射光 經(jīng)過主反射鏡反射后，以會聚光束的形式入射到所述凸面光柵上，經(jīng)過所述凸面光柵反射 之后實現(xiàn)光譜分光，同時將會聚光束變成發(fā)散光束；最后由所述成像物鏡成像；所述焦面 探測器位于所述成像物鏡的焦面上，采集在所述成像物鏡上所形成的圖像。
[0007] 上述技術(shù)方案中，所述雙狹縫組采用左右和上下分離的雙狹縫將不同波段的光引 入。
[0008] 上述技術(shù)方案中，所述雙狹縫組包括第一入射狹縫和第二入射狹縫；其中，所述第 一入射狹縫位于左上側(cè)，所述第二入射狹縫位于右下側(cè)。
[0009] 上述技術(shù)方案中，所述雙狹縫組中狹縫的寬度根據(jù)光譜分辨率加以調(diào)整。
[0010] 上述技術(shù)方案中，所述主反射鏡的表面鍍有全波段的反射膜。
[0011] 上述技術(shù)方案中，所述雙狹縫組件、主反射鏡、成像物鏡以及焦面探測器的光軸與 所述凸面光柵的光軸在一個平面內(nèi)。
[0012] 上述技術(shù)方案中，所述凸面光柵的刻線數(shù)根據(jù)線分辨率要求確定。
[0013] 上述技術(shù)方案中，所述成像物鏡為反射式光學系統(tǒng)。
[0014] 上述技術(shù)方案中，所述成像物鏡為球面反射式光學系統(tǒng)，或非球面光學系統(tǒng)，或者 由球面、非球面組成的多反射式光學系統(tǒng)。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0016] 1、本發(fā)明的多光譜系統(tǒng)中的入射狹縫包括有兩個狹縫，兩個狹縫的位置可以由機 械加工精確確定，通過調(diào)整兩個狹縫的寬度可調(diào)整兩個通道的分辨率；
[0017] 2、本發(fā)明的多光譜系統(tǒng)將不同波段的光同時成像在一個探測器上的不同區(qū)域，可 以充分提高面陣探測器的利用效率，降低對資源的要求；
[0018] 3、本發(fā)明的多光譜系統(tǒng)中不同波段的光公用了一套光學系統(tǒng)、一個探測器，降低 了儀器的研發(fā)成本，縮小了儀器的體積，減輕了重量，對于星載、空載和部分地基成像光譜 儀有廣泛的應(yīng)用范圍；
[0019] 4、本系統(tǒng)所有系統(tǒng)均為反射式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)中元件的調(diào)整與傳統(tǒng)OfTner結(jié)構(gòu)一致， 沒有增加儀器的裝調(diào)難度。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的凸面光柵Offner結(jié)構(gòu)雙狹縫多光譜系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明的凸面光柵Offner結(jié)構(gòu)雙狹縫多光譜系統(tǒng)中的雙狹縫組的示意 圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明的凸面光柵Offner結(jié)構(gòu)雙狹縫多光譜系統(tǒng)的傳遞函數(shù)曲線圖；
[0023] 圖4是本發(fā)明的凸面光柵Offner結(jié)構(gòu)雙狹縫多光譜系統(tǒng)各個視場的彌散斑半徑 隨波長變化曲線的示意圖；
[0024] 圖5(a)是在一個實施例中，入射狹縫1-1各視場彌散斑半徑隨波長的變化曲線示 意圖；
[0025] 圖5(b)是在一個實施例中，入射狹縫1-2各視場彌散斑半徑隨波長的變化曲線示 意圖。
【具體實施方式】
[0026] 現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0027] 參考圖1，本發(fā)明的凸面光柵Offner結(jié)構(gòu)雙狹縫多光譜系統(tǒng)包括：雙狹縫組件1、 主反射鏡2、凸面光柵3、成像物鏡4以及焦面探測器5 ;其中，從前置望遠鏡系統(tǒng)或者光纖 出射遠心系統(tǒng)出射的光以一定方向從雙狹縫組件1的入射狹縫進入多光譜系統(tǒng)；入射光經(jīng) 過主反射鏡2反射后，以會聚光束的形式入射到凸面光柵3上，經(jīng)過凸面光柵3反射之后實 現(xiàn)了光譜分光，同時將會聚光束變成了發(fā)散光束；最后由成像物鏡4成像；所述焦面探測器 5采集在成像物鏡4上所形成的圖像。
[0028] 下面對本發(fā)明的多光譜系統(tǒng)中的各個部件做進一步的說明。
[0029] 參考圖2,雙狹縫組1采用左右和上下分離的雙狹縫將不同波段的光引入多光譜 系統(tǒng)，它包括第一入射狹縫1-1和第二入射狹縫1-2 ;通過所述第一入射狹