新型大相对孔径Schwarzschild光谱成像系统设计

作     者：薛庆生 曹佃生 于向阳 

作者机构：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2014年第41卷第1期

页      面：232-237页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 070302[理学-分析化学] 0703[理学-化学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家自然科学基金(41105014) 

主　　题：光学设计 Schwarzschild光谱成像系统 高光谱成像仪 平面光栅 罗兰圆 

摘      要：为满足高分辨率大相对孔径宽波段高光谱成像仪的要求，克服Offner光谱成像系统中凸面光栅加工的困难和改进型Czerny-Turner光谱成像系统相对孔径小的缺点，提出一种新型的基于平面光栅的大相对孔径Schwarzschild光谱成像系统，根据反射球面罗兰圆理论分析了该系统的像散校正方法，利用Matlab软件编制了初始结构快速计算程序。作为实例，设计了一个相对孔径为1/2.5，工作波段为400～1000 nm的Schwarzschild光谱成像系统。首先利用自己编制的Matlab程序计算初始结构参数，再利用Zemax-EE光学设计软件对该光谱成像系统进行光线追迹和优化设计，并对设计结果进行分析。结果表明，在整个工作波段内，点列图弥散斑的尺寸小于13 μm，实现了大相对孔径宽波段像差的同时校正，在宽波段内获得了良好的成像质量，满足设计指标要求，也证明了这种新型Schwarzschild光谱成像系统是可行的，其在航空和航天高光谱遥感领域具有广阔的应用前景。