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成像光谱技术在多个光谱波段同时获取目标的空间分布信息,使空间遥感的探测能力大为提高,高光谱成像技术是在此基础上,在较宽的光谱波段范围内,以更精细的光谱间隔获得连续光谱的图像信息。
本文首先阐述了国内外在轨及在研的高光谱成像仪研究发展现状,离轴三反+Offner结构分光系统的方案凭借其大视场、高像质、低畸变等优势得到了广泛的采用,而宽幅、高分辨率(包括空间分辨率及光谱分辨率)是高光谱发展的主要方向。
根据宽幅高光谱成像仪的总体指标,对离轴三反系统和Offner结构分光系统进行了深入的研究,针对具体的应用,进行了系统深入的理论分析,并提出了改进型的光学结构,以满足高性能需求。对宽幅高光谱成像仪进行了详细设计,实现了60km宽幅宽谱集成的先进指标,完成了工程实施的研究及可行性分析工作,为工程样机的研制工作打下了坚实的基础。
本文的主要创新点如下:
1、针对高光谱成像望远镜的特殊性,在光阑位置选择、小F数、畸变等方面进一步完善了三反系统设计的相关理论。
2、完善了改进型的Offner凸面光栅光谱仪理论,实现了长狭缝、面视场光谱仪的设计,对两条相互平行的超长狭缝同时进行精细分光成像。
3、提出了一种视场分离技术,分离的效果约为望远镜沿轨方向视场的3倍,实现了光谱仪与主光学的有效集成。
4、设计了同轴基准式的离轴光学系统装校方案。