第33卷，第8期 2013年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.33,No.8,pp2272-2276
August，2013
基于oOffner结构分视场成像光谱仪光学设计
虎1.2
吴从均1,2，颜昌翔1*，刘伟"，代
1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间光学一部，吉林长春130033 2.中国科学院大学，北京100049
摘要为满足航天应用中仪器小型和轻量化、大视场的观测要求，通过分析现有Offner成像光谱仪，给出了一种简单的采用凸面光栅设计成像光谱仪的方法，并据此方法设计了一应用于400km高度，波段范围为0.4～1μm，焦距为720mm，F数为5，全视场大小为4.3°的分视场成像光谱仪系统。分视场采用光纤将
像元大小18μmX18μm的CCD探测器。通过ZEMAX软件优化和公差分析后，系统在28lp·mm处 MTF优于0.62，光谱分辨率优于5nm，地面分辨率小于10m，能很好的满足大视场应用要求，该光学系统
刘幅宽度相当于国内已研制成功的同类最好仪器的三倍。关键词Offner；成像光谱仪；分视场；光学设计
中图分类号：0433
引言
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 10000593(2013)08-2272-05
并比较了两者的优缺点，程欣等[8采用在汇聚光路中加人 Fery校镜作为分光元件设计了光谱范围在0.4～2.5μm的成像光谱仪。一些相关文献中还对Offner成像光谱仪的机械
星载超光谐成像仪按地面像元分辨率分为中分辨率和高分辨率，中分辨率超光谱成像仪地面分辨率为数百米至数于米量级，高分辨率超光谱成像仪为数十米量级()。目前制约星载成像光谱仪发展的主要是探测器和分光方式，国内星载设备探测器一般都通过国外购买，价格昂贵，而且购买的渠道越来越窄；分光方式上，光栅和校镜作为传统的分光元件，各自存在一定的缺点。傅里叶变换光谱仪虽然是一种比较理想的成像光谱仪形式，但环境要求非常高，往往信噪比并不是很高；基于AOTF、LCTF、波带片等二元光学元件和折衍射系统组合的分光在星载应用中相对还不成熟(2-")。传统光谱仪系统包括准直和成像系统，一些独特结构的光谱仪系统采用汇聚光路，这种方法在很大程度上都采用了准直和成像对称形式，Offner结构就是一种对称严格的结构形式。
Offner光栅成像光谱仪在20世纪90年代初款就已经被提出了，随着光栅制造水平的提高，其结构简单、利于小型化的突出优势逐渐被放大，已经在应用中辨露头角。文献[5,6]分别从如何消除像等离轴像差上分析了Offner成像光谱仪的设计方法，文献[7]给出了在汇聚光路中和在发散光路中分别采用光栅和曲面校镜设计成像光谱仪的光学系统
收稿日期：2012-11-21，修订日期：2013-02-16
结构设计[9]、图像数据压缩、装调方法[10]和杂散光]的分析研究。
分视场成像光谱仪（sub-fieldimagingspectrometer， SFIS)能有效增大地面刘副宽度，利用视场分割思想，将望远镜宽线视场分制、折叠成窄线视场阵列，通过一个光谱仪进行分光，充分发挥面阵探测器的优势，各窄线视场的光谱图像数据按序首尾相连，便得到了宽线视场情况下的高分辨率超光谱成像数据。早期的宽视场大部分采用视场分离器分别进人不同光谱仪系统[2]，这种情况下光谱仪必须根据视场分离的结果置很多台，而且体积大。本方法大大减小了仪器的体积和重量。
Offner光谱仪的设计方法
对于Offner结构的数值分析设计在文献[5，6]中给出了详细的设计过程，而且这些结构都是通过离轴形式对其进行分析，过程极为紫项。下面从同轴结构出发进行分析，可以很快得到这种初始结构。
1.1确定凸面光栅的曲率半径
基金项目：国家(863计划)项目(2011AA12A103)资助
作者简介：吴从均，1986年生，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所博士研究生
*通讯联系人
万方数据
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