可见近红外直视型成像光谱仪分光系统

摘要

成像光谱仪可获取目标物的两维空间形态信息和一维光谱物质信息，已广泛应用于资源调查、农业估产、地质矿物勘测、环境检测和海洋生态研究等领域，是当前和未来对地遥感观测的主要载荷之一。本文研究以棱镜-光栅-棱镜（Prism-Grating-Prism， PGP）为分光元件的可见光近红外成像光谱仪。
　　阐述PGP成像光谱仪的工作原理与结构，详细介绍PGP成像光谱仪的主要特性参数。分析PGP核心分光元件的直视性原理、谱线弯曲等，重点给出PGP成像光谱仪分光系统的光学设计思想和设计结果，以进一步研制此成像光谱仪。将 PGP分光成像系统看作由两个关于此分光元件对称的半部系统组成，根据大相对孔径要求，讨论半部系统的结构选型，由初级像差理论出发，求其解初始结构。基于直视要求和棱镜、光栅的偏向与色散特性，给出 PGP分光元件的初始结构参数的确定过程和计算结果。借助光学设计软件，通过适当增加优化变量和平衡像差，优化得到了结构紧凑、成像质量能满足实际应用要求的成像光谱仪分光系统。还详细给出了光机设计方案和研制结果、及其性能测试与成像实验。
　　设计的PGP成像光谱仪分光系统具有直视性、体积小且结构紧凑，加工成本低，加工难度相对小，适合于批量生产等优点。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 国内外研究开发现状

第二章 PGP成像光谱仪分光系统的设计思想

2.1 工作原理

2.2 结构形式

2.3 总体设计方案

2.4 主要特性参数

2.5 关于PGP成像光谱仪分光系统的要点分析

2.6 本章小结

第三章 初始结构的确定方法

3.1 结构选型

3.2 初始结构参数的确定

3.3 二级光谱叠级问题

3.4 本章小结

第四章 PGP成像光谱仪分光系统的设计

4.1 设计结果及像质评价

4.2 公差分析与分配

4.3 光机结构设计

4.4 光学系统的研制

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 论文的创新点

5.3 展望

参考文献

攻读学位期间发表的论文及参加的学术会议

致谢