大氣CO2甚高光譜分辨率成像光譜儀光學(xué)設(shè)計.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對氣候變化和全球生態(tài)系統(tǒng)的影響，需要高精度測量大氣 CO2在全球范圍內(nèi)的時空變遷。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柱濃度遙感探測原理，利用逐線積分輻射傳輸模型（LBLRTM）數(shù)值分析探測精度、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，重點研究基于逆卡塞格林前置成像物鏡和平場消像散離軸三反中階梯衍射光柵Littrow裝架分光系統(tǒng)方案，具有三個波段共用一個光學(xué)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)點。
　　接著，基于平場消像散離軸三反Littrow裝架分光系統(tǒng)的對稱特性，從半部系統(tǒng)出發(fā)，根據(jù)其初級像差公式，求解分光系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)。借助商用光學(xué)設(shè)計軟件，設(shè)計了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，對設(shè)計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，得到符合實際加工要求的公差分配結(jié)果，并設(shè)計遮光結(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)計得到了