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宽谱段共光轴线色散成像光谱仪三棱镜分光系统设计

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光谱学与光谱分析 2016年第5期36卷 1543-1548页

作者：刘兵刘英张晓龙李灿王健李淳孙强中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049 青岛滨海学院山东青岛266555

针对棱镜型成像光谱仪结构复杂、具有严重的色散不均匀性,进行了共光轴线色散棱镜式宽谱段成像光谱仪研究。利用棱镜的色散公式建立了对称型三棱镜组合分光结构的数学模型,获得了满足直视结构的棱镜组合,并在此基础上分析影响棱镜组色... 详细信息

针对棱镜型成像光谱仪结构复杂、具有严重的色散不均匀性,进行了共光轴线色散棱镜式宽谱段成像光谱仪研究。利用棱镜的色散公式建立了对称型三棱镜组合分光结构的数学模型,获得了满足直视结构的棱镜组合,并在此基础上分析影响棱镜组色散线性因素：棱镜材料的折射率和色散率对棱镜组线色散影响比较大,入射角度对其影响比较小,并提出改善色散线性的方法,获得了满足线色散要求的棱镜组合的折射率条件,从而为共光轴结构的线色散棱镜式成像光谱仪初始结构的选择提供了重要理论依据。在工作波段为400~1 000nm、中心波长偏向角为0°、最大色散角为0.6°、光谱仪系统数值孔径NA为0.18、光谱分辨率为5nm条件下,实现共光轴三棱镜分光系统的线色散设计,最后利用ZEMAX进行了模拟分析表明,理论计算结果与实际仿真结果基本相符。

关键词：三棱镜组合线色散共光轴直视结构宽谱段成像光谱仪

宽谱段改进型Wadsworth光栅型成像光谱仪光学设计

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光学学报 2016年第6期36卷 243-249页

作者：于磊林冠宇张子辉中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033

针对传统的Wadsworth光学系统无法应用于宽谱段高分辨率成像光谱仪的情况,给出了一种改进的光学系统方案。通过在Wadsworth系统中加入柱面镜的方法,改变了子午和弧矢方向成像聚焦距离。在对像散和光程分析的基础上,计算获得了改进型Wads... 详细信息

针对传统的Wadsworth光学系统无法应用于宽谱段高分辨率成像光谱仪的情况,给出了一种改进的光学系统方案。通过在Wadsworth系统中加入柱面镜的方法,改变了子午和弧矢方向成像聚焦距离。在对像散和光程分析的基础上,计算获得了改进型Wadsworth成像光谱仪光学系统的最优成像条件,即柱面镜的最优放置位置、最优倾斜角和最优楔角。以一个工作波段为400～800nm的改进型光学系统设计实例,对设计理论进行了验证。设计结果表明系统具备良好的光学成像质量,探测器在奈奎斯特频率（20lp/mm）下全视场全波段调制传递函数值达到0.57以上,光谱分辨率达到1.6nm,实现了对Wadsworth系统的有效改进。

关键词：测量成像光谱仪宽谱段光栅

宽谱段消像散Czerny-Turner光谱仪光学系统设计

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红外与激光工程 2014年第4期43卷 1182-1187页

作者：赵意意杨建峰薛彬闫兴涛中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 中国科学院大学北京100049

针对光谱仪小型化、高分辨率的发展趋势，设计了一种结构简单、宽谱段、消像散的小型光谱仪。具体分析了折叠光路Czerny-Turner光谱仪各种像差的原理和校正方法。推导了柱透镜宽谱段消像散的理论方程。作为实例，设计了一款谱段为300～9... 详细信息

针对光谱仪小型化、高分辨率的发展趋势，设计了一种结构简单、宽谱段、消像散的小型光谱仪。具体分析了折叠光路Czerny-Turner光谱仪各种像差的原理和校正方法。推导了柱透镜宽谱段消像散的理论方程。作为实例，设计了一款谱段为300～900 nm、物方数值孔径0.08的小型光谱仪。该光谱仪采用折叠光路结构以减小尺寸，添加柱透镜以消除整个谱段的像散。结果表明：该光谱仪结构简单紧凑，体积小，实现了宽谱段的消像散，全谱段光谱分辨率优于0.5 nm。

关键词：光谱仪光学设计柱透镜宽谱段消像散

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宽谱段高分辨率低温成像光谱仪制冷系统设计

红外与激光工程 2016年第3期45卷 203-210页

作者：张月张琢苏云郑国宪北京空间机电研究所北京100094

宽谱段高分辨率低温成像光谱仪可对星际矿物成分、大气成分进行有效识别,但由于深空探测目标温度很低,为了抑制光谱仪自身噪声,提高分辨率,需要红外谱段工作在几十K的低温环境下,这对制冷系统设计提出了严峻的挑战。在调研国外用于金星... 详细信息

宽谱段高分辨率低温成像光谱仪可对星际矿物成分、大气成分进行有效识别,但由于深空探测目标温度很低,为了抑制光谱仪自身噪声,提高分辨率,需要红外谱段工作在几十K的低温环境下,这对制冷系统设计提出了严峻的挑战。在调研国外用于金星、彗星探测的可见/红外成像光谱仪(VIRTIS)制冷技术的基础上,对宽谱段高分辨率低温成像光谱仪制冷系统进行了设计与仿真分析,仿真结果显示M和H探测器部件温度梯度非常小,约为4×10-2 K;探测器工作温度≤70 K;M和H部件壳体温度为130±1 K;框架温度为200±1 K,符合制冷系统设计要求。研究成果对在深空探测领域具有通用性的低温高光谱成像系统中制冷系统的研制具有一定的指导意义。

关键词：成像光谱仪宽谱段高分辨率制冷系统

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宽谱段折射式长焦光学镜头

光子学报 2004年第9期33卷 1123-1126页

作者：陈立武杨建峰洪新华常凌颖赵葆常中国科学院西安光学精密机械研究所西安710068中国科学院研究生院北京100039 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710068

介绍了宽谱段、折射式长焦镜头的光学设计重点讨论了宽谱段 (4 2 0～ 90 0nm)二级光谱的校正问题 ,修正了部分色散 (P)和阿贝数 (V)的计算公式 ,使之适合于宽谱段光学系统的设计 ,并给出了设计实例及设计结果本系统理论上的二级光... 详细信息

介绍了宽谱段、折射式长焦镜头的光学设计重点讨论了宽谱段 (4 2 0～ 90 0nm)二级光谱的校正问题 ,修正了部分色散 (P)和阿贝数 (V)的计算公式 ,使之适合于宽谱段光学系统的设计 ,并给出了设计实例及设计结果本系统理论上的二级光谱约为 1.2mm ,而设计结果使三条谱线 (4 2 0nm、6 0 0nm、90 0nm)基本交于一点 ,实际二级光谱约 0 .2

关键词：光学设计二级光谱长焦距宽谱段

大视场宽谱段高分辨率分波段机载紫外-可见光成像光谱仪设计

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光谱学与光谱分析 2013年第12期33卷 3432-3436页

作者：郝爱花胡炳樑白加光李立波于涛李思远中国科学院西安光学精密机械研究所陕西西安710119 西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121 中国科学院大学北京100049

紫外一可见光（200--500nm）成像光谱仪是空间遥感的重要组成部分，本文基于机载紫外一可见成像光谱仪的特殊性和实际应用要求，提出了一种采用面阵CCD的摆扫式成像光谱仪，这样既克服了传统线阵CCD摆扫式成像光谱仪空间分辨率低的缺点... 详细信息

紫外一可见光（200--500nm）成像光谱仪是空间遥感的重要组成部分，本文基于机载紫外一可见成像光谱仪的特殊性和实际应用要求，提出了一种采用面阵CCD的摆扫式成像光谱仪，这样既克服了传统线阵CCD摆扫式成像光谱仪空间分辨率低的缺点，同时又弥补了推扫式成像光谱仪视场范围有限的缺点，能够满足大视场、宽谱段、高分辨率成像光谱仪的应用要求；此外，考虑400-500nm波段中200-250nm波段二级光谱的影响和〈290nm的短波区和〉310nm的长波区两个波段相差3个数量级的辐射波动，采用了分波段、分系统的方式独立进行消杂光光谱成像。在系统结构设计方面，本着高性能、低成本的设计理念，选用了两镜同心系统作为望远系统，Czerny-Turner平面光栅结构作为成像光谱仪系统的光学设计方案；设计了一种不使用任何辅助光学元件，全部采用球面镜结构的成像光谱仪。整个系统结构简单、紧凑，性能优良，可行性好。全谱段、全视场调制传递函数值在0．6以上。

关键词：大视场宽谱段高分辨率紫外成像光谱仪

基于一种透镜材料的宽谱段紫外成像仪光学设计

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中国光学 2022年第1期15卷 65-71页

作者：李寒霜李博李昊晨林冠宇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

紫外探测技术已广泛应用于人类生产生活的各个方面,宽谱段紫外成像仪系统的研究具有重要意义。本文通过推导色差理论公式,提出了单一透镜材料的宽谱段紫外成像仪光学系统色差校正方案。结合高灵敏度大动态紫外成像探测器的性能指标要求... 详细信息

紫外探测技术已广泛应用于人类生产生活的各个方面,宽谱段紫外成像仪系统的研究具有重要意义。本文通过推导色差理论公式,提出了单一透镜材料的宽谱段紫外成像仪光学系统色差校正方案。结合高灵敏度大动态紫外成像探测器的性能指标要求,设计了仅一种透镜材料且所有透镜均为球面的210~400 nm宽谱段紫外成像仪光学系统,并运用光学设计软件CODE V进行系统优化及像质评价。结果表明:在奈奎斯特频率40 lp/mm下,全视场全波段系统的调制传递函数优于0.6,系统点列图RMS宽谱段紫外成像光谱仪的设计奠定技术基础。

关键词：紫外成像仪宽谱段光学设计色差校正

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用于沿海水色探测的机载宽谱段小F数高光谱成像仪光学系统

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光子学报 2018年第8期47卷 154-161页

作者：申远于磊陈结祥薛辉合肥师范学院电子信息工程学院合肥230601 中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031

为解决传统Dyson成像光谱系统结构过于紧凑而难于实际应用的缺点,通过减薄半球透镜厚度和偏置狭缝位置的办法,将狭缝、像面与半球透镜之间拉开了足够的轴上距离和垂轴距离;结合光程进行分析,获得了改进后Dyson系统的消像散条件;在半球... 详细信息

为解决传统Dyson成像光谱系统结构过于紧凑而难于实际应用的缺点,通过减薄半球透镜厚度和偏置狭缝位置的办法,将狭缝、像面与半球透镜之间拉开了足够的轴上距离和垂轴距离;结合光程进行分析,获得了改进后Dyson系统的消像散条件;在半球透镜和凹面光栅之间增加两个球面透镜,对轴上距离带来的额外球差和色差进行校正.结合改进的Dyson成像光谱仪和Schwarzschild双反射镜系统,设计了宽波段、小F数高光谱成像仪光学系统.对一工作波段为320~1 000nm的实例设计结果进行分析可知,F数为1.8的全系统像差得到充分校正,全视场全波段调制传递函数值在0.5以上,光谱分辨率达到3.6nm.该系统可用于沿海环境的高光谱观测.

关键词：高光谱成像光谱仪沿海环境 Dyson系统宽谱段

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面向宽谱段共焦测量的消像差准直会聚方法

仪器仪表学报 2018年第10期39卷 100-107页

作者：宋苗苗王允邱丽荣赵维谦北京理工大学光电学院光学测量实验室

针对宽谱段定焦系统存在色散严重、像差较大的问题,提出一种面向宽谱段共焦测量的消像差准直会聚新方法。该方法利用全反射式结构抑制不同波长定焦时造成的色散效应,利用抛物面结构和环形光束抑制像差,在可见至红外宽谱段内实现了对光... 详细信息

针对宽谱段定焦系统存在色散严重、像差较大的问题,提出一种面向宽谱段共焦测量的消像差准直会聚新方法。该方法利用全反射式结构抑制不同波长定焦时造成的色散效应,利用抛物面结构和环形光束抑制像差,在可见至红外宽谱段内实现了对光束的精确准直与会聚,相对于现有准直会聚方法可以消除色散且明显抑制像差。理论分析和初步实验表明：依据该方法构建的准直会聚系统在不同波长光源情况下聚焦点完全重合,定焦曲线旁瓣得到明显抑制,且定焦分辨力达到72.4μm@1 064 nm,接近环形光束聚焦情况下的理论计算极限。

关键词：宽谱段共焦测量准直会聚消像差