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《超寬視場成像光譜儀前置光學系統(tǒng)設計.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、學校代碼：１０２８５學號：２０１３４２３９０２０１々ｕ考扇■■襄ＳＯＯＣＨＯＷＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ．超龍場成像光譜儀前置光學系統(tǒng)設計＂．：＾心．．巧經(jīng)哲譚貨瓣＇巧．：．：＇ｉｃｌｎｆｒｅＯｔｉｃｌｓｔｅｍｍａｉ．ＯｐｔａＤｅｓｉｏＦｏａＳｏｆＩｎｇ；．１心?。纾穑纾牐墸墸墸崳姡ⅰ觯樱澹悖簦颍铮恚澹簦澹颍牐鳎椋颍椋椋牐眨欤簦颍幔牐祝椋洌澹牐疲椋澹欤洌牐铮妫牐郑椋澹鳎椋牐鹬^聲錯ｍｍ硏究生姓名劉青函—Ｈ指導教隱：ｇ沈為民胃Ｉ專業(yè)名稱光學工程研究
2、方向光學設計與儀器光學所在院部物理與光電？能源學部、？’？．一Ｌ－ｔｆ■Ｖ．古、．．－ｒ；＂＇＇Ｊ．’中，：；ＳＩＳ？．；｛，．．論文提交日期２０１６年５月超寬視場成像光譜儀前置光學系統(tǒng)設計中文摘要近年來，大視場寬覆蓋已成為光學遙感儀器重要發(fā)展趨勢。為滿足用于全球對流層大氣監(jiān)測的推掃式成像光譜儀超寬視場、寬波段和高分辨率的探測需求，本文主要研究和設計可實現(xiàn)超寬視場的離軸兩反射鏡和三反射鏡前置光學系統(tǒng)。首先，闡述儀器遙感探測原理，依據(jù)儀器的光譜分辨率及信噪比要求，利用大氣輻射傳輸模型MODTRAN數(shù)值
3、分析光學系統(tǒng)F數(shù)和信噪比之間的相互關系，確定前置光學系統(tǒng)的F數(shù)、視場和焦距等指標參數(shù)。接著，根據(jù)上述指標和輕量化要求，研究與設計結構簡單的由兩塊凹面反射鏡組成的離軸兩反前置系統(tǒng)?；诟咚构鈱W和楊氏公式，分析其像散特性，給出確定系統(tǒng)初始結構參數(shù)的方法；通過分析自由曲面對光瞳像差的影響，給出合理選擇自由曲面多項式校正物方畸變方法；優(yōu)化設計得到交軌視場108°、F數(shù)10、有效焦距34mm、工作波段0.27~2.4μm的離軸兩反射鏡前置望遠物鏡，主、次鏡均為自由曲面，具有結構簡單緊湊、像方遠心、成像性能接近衍射極限和物方畸變小等優(yōu)點。然后，研究與設計
4、了可實現(xiàn)超寬視場、中等相對孔徑的離軸三反射鏡系統(tǒng)，其由一片凹面反射鏡和凸面-凹面同軸兩反射鏡組成。基于凸面-凹面兩反射鏡遠心望遠系統(tǒng)的像散分析結果，給出逐步確定系統(tǒng)初始結構參量的方法；優(yōu)化設計得到交軌視場108°、F數(shù)4、有效焦距17mm、工作波段0.27~2.4μm的離軸三反射鏡前置望遠物鏡，主鏡為球面，次鏡、三鏡均為二次非球面，同樣具有像方遠心、成像性能接近衍射極限和物方畸變小等優(yōu)點。最后，對設計得到的離軸兩反射鏡和三反射鏡前置望遠系統(tǒng)進行公差優(yōu)化分配，得到符合實際應用要求的公差分配結果。研究設計的兩種前置光學系統(tǒng)在超寬視場、寬波段范圍內
5、均具有良好的成像結果，可將其應用于星載全球覆蓋高時間分辨率高光譜成像儀中，以監(jiān)測地球對流層大氣成分時空變化，探測全球碳源碳匯。關鍵詞：光學設計；成像光譜儀；超寬視場；前置系統(tǒng)；離軸兩反；離軸三反作者：劉青函指導老師：沈為民IOpticalDesignofForeOpticalSystemofImagingSpectrometerwithUltraWideFieldofViewAbstractInrecentyears,widefieldofviewhasbecomeanimportantdevelopmenttrendofopticalrem
6、otesensinginstruments.Inordertomeettheexplorationrequestofultrawidefieldofview(FOV),widespectralcoverageandhighresolutionoftroposphericmonitoringinstrument,off-axialtwo-mirrorandthree-mirrortelescopeswhichcangainhigh-qualitywide-sceneimagearestudiedanddesigned.Firstly,there
7、motesensingprincipleoftheinstrumentisintroduced.Accordingtotherequirementsofinstrument'sspectralresolutionandsignal-to-noiseratio(SNR),therelationshipbetweenFnumberofopticalsystemandSNRisnumericallyanalyzedtodeterminetheforeopticalsystem'sparametersincludingFnumber,FOVandfo
8、callengthwiththehelpofatmosphericradiativetransfermodelMODTRAN.Accordingtotheabove
