适用于无人机搭载的轻小型成像光谱仪光学系统设计

作     者：李亮亮 李新 张允祥 张权 

作者机构：安徽建筑大学机械与电气工程学院 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室 

出 版 物：《量子电子学报》 (Chinese Journal of Quantum Electronics)

年 卷 期：2024年第05期

页      面：713-728页

学科分类：08[工学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：中国科学院合肥物质科学研究院院长基金(YZJJ202208-CX) 国家自然科学基金(42105139) 

主　　题：光学设计 成像光谱仪 凸面光栅 光学系统 

摘      要：设计了一种适用于无人机搭载的轻小型成像光谱仪(Light and compact imaging spectrometer, LCIS)光学系统。该光学系统的工作波段覆盖400～1000 nm, F数为3.3,视场大小为11°,光谱分辨率优于3 nm。采用Zemax对该光学系统进行仿真和优化,优化结果表明,点列图均方根(RMS)半径最大值为4.221μm,小于单个像元尺寸的一半,谱线弯曲最大值为1.30μm,色畸变最大值为1.16μm,分别占像元尺寸的8.69%和7.73%,在33 lp/mm处的调制传递函数(MTF)值优于0.7,各项指标评价结果均表明该光学系统具有较好的成像质量。此外,该光学系统体积为190 mm×160 mm×90 mm,表明该系统不仅光谱分辨率高、成像质量好,还具有体积小、结构紧凑的优点。本研究为轻小型成像光谱仪的研制提供了核心技术支持,为基于无人机搭载成像光谱仪开展遥感器在轨辐射定标工作奠定了基础。