Fery棱镜光谱仪设计

Fery棱镜是一种变化的棱镜。利用Fery棱镜作为主要色散元件,设计了具有宽光谱波段的太阳光光谱仪的光学系统。系统采用Fery棱镜与反射镜分离的方法增加了设计的自由度,使系统在整个光谱范围内有较高的成像质量,实现了宽光谱范围的光谱分析。系统的光谱范围为0.3～2μm,数值孔径为0.03,焦距为218mm,Fery棱镜的材料为SiO2。该棱镜光谱仪的光谱范围宽,相对传统棱镜光谱仪具有器件个数少、质量轻、结构紧凑等优点。

高精度太阳辐照度仪的光谱扫描测量

为了实现对太阳辐射的绝对测量和大气特性的精确反演，研制了光谱覆盖范围在0.4～1.0μm的高精度太阳光谱辐照度仪。太阳辐照度仪采用Fery棱镜实现入射太阳光的色散，闭环控制光谱扫描机构的方法实现光谱扫描。论文详细介绍了太阳辐照度仪光谱扫描测量部分的设计。给出了Fery棱镜的设计要求，实现单一元件完成光谱色散；利用陷阱探测器进行光谱采集，保证了测量精度；结合探测器的性能参数，说明了温控的需求和方法；介绍了光谱扫描结构的设计方法，实现了精确的波长定位；给出了音圈电机的参数、稳定性和供电要求，实现了0.025％的波长定位误差。开展室外观测实验，实现了0.4～1.0μm波段的太阳细分光谱扫描测量，并分别与可见-短波红外光谱仪和自动太阳光度计（CE318）进行了对比。结果表明，辐照度仪的光谱扫描测量结果的吸收峰波长值吻合，与C E318全天测量数据的相对偏差小于0.13％，可见波段的光学厚度的相对偏差小于2％，近红外波段的相对偏差小于4％。

机载大视场高光谱成像系统设计

为适应机载高光谱成像系统的发展需要,设计了一种机载大视场高光谱成像系统。前置望远系统为大视场宽谱段透射式系统,高光谱成像仪为基于Offner次镜的改正型Féry棱镜中继系统。系统设计过程中两次使用Zemax多重组态设计;尝试将Offner次镜的改正型Féry棱镜设计为高光谱成像仪;将Féry棱镜高光谱成像仪集成为高光谱成像系统进行一体化系统分析。该设计在结构和设计方法上均有改进。设计的大视场可见近红外高光谱成像系统视场可达28°,机载载荷高度为5km时,全系统的刈幅宽度为2.493km,地面分辨率可达0.6m。左半视场和右半视场全谱段调制传递函数均大于0.6,最大谱线弯曲和谱带弯曲不到0.2pixel,成像质量接近衍射极限。