大氣CO2甚高光譜分辨率成像光譜儀光學(xué)設(shè)計(jì).pdf

1、CO2是重要的溫室氣體，近幾十年來，其排放量不斷增加，引起的氣候問題已經(jīng)成為全球關(guān)注的重大環(huán)境問題之一。為了研究 CO2對(duì)氣候變化和全球生態(tài)系統(tǒng)的影響，需要高精度測(cè)量大氣 CO2在全球范圍內(nèi)的時(shí)空變遷。本文研究適用于低成本微小衛(wèi)星的大氣CO2柱濃度探測(cè)成像光譜儀光學(xué)系統(tǒng)。
　　首先，闡述大氣 CO2柱濃度遙感探測(cè)原理，利用逐線積分輻射傳輸模型（LBLRTM）數(shù)值分析探測(cè)精度、光譜分辨率和信噪比要求之間的相互關(guān)系，確定儀器的光譜分辨

2、率及信噪比要求，進(jìn)而確定光學(xué)系統(tǒng)F數(shù)及前置、分光系統(tǒng)的指標(biāo)參數(shù)。根據(jù)這些指標(biāo)和光學(xué)系統(tǒng)微小型化要求，重點(diǎn)研究基于逆卡塞格林前置成像物鏡和平場(chǎng)消像散離軸三反中階梯衍射光柵Littrow裝架分光系統(tǒng)方案，具有三個(gè)波段共用一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點(diǎn)。
　　接著，基于平場(chǎng)消像散離軸三反Littrow裝架分光系統(tǒng)的對(duì)稱特性，從半部系統(tǒng)出發(fā)，根據(jù)其初級(jí)像差公式，求解分光系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)。借助商用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)了F數(shù)4、光譜分辨本領(lǐng)21000

3、的微小型大氣CO2柱濃度探測(cè)成像光譜儀光學(xué)系統(tǒng)。
　　為進(jìn)一步減小成像光譜儀體積，研究和分析采用浸沒衍射光柵提高光譜分辨本領(lǐng)、減小分光系統(tǒng)體積的原理與方法。研究與優(yōu)化設(shè)計(jì)表明，采用中階梯浸沒衍射光柵，成像光譜儀分光系統(tǒng)體積減小為原來的40％。
　　最后，對(duì)設(shè)計(jì)得到的中階梯浸沒衍射光柵光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行公差優(yōu)化分配，得到符合實(shí)際加工要求的公差分配結(jié)果，并設(shè)計(jì)遮光結(jié)構(gòu)，分析系統(tǒng)雜光，結(jié)果表明系統(tǒng)雜光抑制性能良好。
　　設(shè)計(jì)得到了