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静态红外成像光谱仪前置光学系统设计及仿真研究
于建冬
Subtype硕士
Thesis Advisor梁中翥
2014-11
Degree Grantor中国科学院大学
Degree Discipline光学工程
Keyword光学设计 傅里叶变换成像光谱仪 红外系统 片状分束器
Abstract本论文所研究的时空联合调制型傅里叶变换成像光谱仪利用MEMS多级微反射镜代替传统的迈克尔逊干涉仪的动镜,在获得目标物体的空间图像的同时,得到物体在空间域光程差离散采样的光强分布,即物体的频谱信息,形成关于目标物体的三维数据立方体,在目标探测和物体识别领域,具有广阔的发展前景。成像光谱仪已经成为对地观测和深空探测的重要手段,特别是近十年来,涌现出各种机载、星载和专用的成像光谱系统,它们被广泛应用于矿产资源勘探、海洋遥感、环境监测、军事侦察等领域。 前置光学系统是成像光谱仪的重要组成部分,其主要作用是将无限远的物体清晰的成像在平面镜和阶梯微反射镜上的同时,保证系统能形成稳定的干涉条纹,使各视场主光线垂直于平面镜入射。本论文的主要内容研究包括: (1)根据时空联合调制型傅里叶变换成像光谱仪的工作原理和红外光学系统的特性,对红外探测器和前置光学系统之间的联系进行了分析,综合考虑了前置成像系统对成像光谱仪工作性能的影响,提出了前置成像光学系统参数。 (2)根据几何成像原理,列出像方远心系统参数方程组,通过解出方程组的合理解,得到实现像方远心光路的条件,实现像方远心结构。 (3)研究了片状分束器和补偿板所带来的离轴像差,基于像差理论和自由曲面研究,提出了解决系统的离轴像差的方法。采用了柱面和Zernike面相结合的矫正方法以提高成像质量。 最终设计的系统工作于3~5 μm的光谱范围,工作参数如下:F数为4、有效焦距为400 mm、视场为4.58°。整个波段范围在全视场无渐晕。仿真结果表明:前置成像系统的成像质量接近衍射极限,最大全视场RMS光斑直径为5.9 μm。仿真结果表明,这种设计方法可以用于大孔径时空联合调制型傅里叶变换成像光谱仪前置成像系统设计。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ciomp.ac.cn/handle/181722/44710
Collection中科院长春光机所知识产出
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GB/T 7714
于建冬. 静态红外成像光谱仪前置光学系统设计及仿真研究[D]. 中国科学院大学,2014.
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