长波红外成像光谱仪的设计与研究

摘要

光谱成像探测是新一代光电探测技术，可同时获得目标的两维空间信息和一维的光谱信息，在土地资源调查、林业和环境监测等遥感领域有着广泛的应用。热红外系统采用红外探测器获取目标的“热图像”，记录目标自身的红外辐射信息。在谱段进行细分后可以广泛应用于地表温度探测、城市热流分析、矿蚀岩识别等领域，同时长波红外成像光谱仪在军事伪装识别和水下目标探测等应用中作用效果明显。本文设计的长波红外成像光谱仪基于Dyson中继系统，属于同心光学结构，具有结构紧凑，固有像差小等优点，可获得良好的成像质量，实现高的分辨率；同时，其小体积利于系统整体制冷，获得高的信噪比。
　　本文首先介绍了本课题的研究意义、长波红外成像光谱仪的研究现状和Dyson型成像光谱仪的研究现状。
　　第二章介绍Dyson型成像光谱仪的工作原理，并根据应用要求确定系统的基本指标参数。
　　第三章根据上一章给出的指标要求，首先给出了改进型分光系统的设计结果，然后给出了前置物镜的设计结果，最后给出了成像光谱仪整体的设计结果及像质评价。
　　第四章首先描述了杂散光的来源，指出长波红外系统的杂散辐射主要是内部杂散辐射，强调抑制内部杂散辐射的重要性。然后对系统进行了机械结构设计，并对整个光机系统进行了热辐射分析，最后给出整体制冷对内部杂散辐射的抑制结果。
　　第五章介绍光学系统公差分配的原则和制定方法，对设计得到的分光系统进行公差优化分配。阐述了整体制冷的成像光谱仪冷光学装调。
　　第六章总结本论文的工作，并对今后的研究提出展望。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪 论

1.1 本课题的意义

1.2 热红外成像光谱仪的发展历史和研究现状

1.3 本论文的主要内容

第二章 Dyson型成像光谱仪的组成、原理及指标参数

2.1 Dyson型成像光谱仪的结构与原理

2.2 Dyson型成像光谱仪系统的基本参数

2.3 本章小结

第三章 Dyson型成像光谱仪系统的设计

3.1 分光系统的光学系统的设计

3.2 前置物镜光学系统的设计结果

3.3 成像光谱仪的设计结果

3.4 本章小结

第四章 Dyson型成像光谱仪的热辐射分析

4.1 红外系统杂散光分析的目的和意义

4.2 光学系统机械结构

4.3 系统的红外热辐射仿真分析

4.4 本章小结

第五章 光学系统公差分配

5.1 公差分析的制定原则

5.2 结构参数的分析及性能指标确定

5.3 公差优化的分配结果

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读研究生期间发表的文章

致谢