留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于一种透镜材料的宽谱段紫外成像仪光学设计

李寒霜,李博,李昊晨,林冠宇

downloadPDF
李寒霜, 李博, 李昊晨, 林冠宇. 基于一种透镜材料的宽谱段紫外成像仪光学设计[J]. , 2022, 15(1): 65-71. doi: 10.37188/CO.2021-0127
引用本文: 李寒霜, 李博, 李昊晨, 林冠宇. 基于一种透镜材料的宽谱段紫外成像仪光学设计[J]. , 2022, 15(1): 65-71.doi:10.37188/CO.2021-0127
LI Han-shuang, LI Bo, LI Hao-chen, LIN Guan-yu. Optical design of a wide-spectrum ultraviolet imager based on a single material[J]. Chinese Optics, 2022, 15(1): 65-71. doi: 10.37188/CO.2021-0127
Citation: LI Han-shuang, LI Bo, LI Hao-chen, LIN Guan-yu. Optical design of a wide-spectrum ultraviolet imager based on a single material[J].Chinese Optics, 2022, 15(1): 65-71.doi:10.37188/CO.2021-0127

基于一种透镜材料的宽谱段紫外成像仪光学设计

doi:10.37188/CO.2021-0127
基金项目:国家自然科学基金(No. 62005268)
详细信息
    作者简介:

    李寒霜(1987—),女,吉林四平人,博士,助理研究员,2019年于中国科学院大学获得博士学位,主要从事紫外遥感仪器设计及辐射定标方面的研究。E-mail:lihanshuang06@163.com

    李 博(1981—),男,吉林梨树人,博士,副研究员,2011年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事高光谱遥感仪器总体设计方面的研究。E-mail:libo0008429@163.com

  • 中图分类号:O436

Optical design of a wide-spectrum ultraviolet imager based on a single material

Funds:Supported by National Natural Science Foundation of China (No. 62005268)
More Information
  • 摘要:紫外探测技术已广泛应用于人类生产生活的各个方面,宽谱段紫外成像仪系统的研究具有重要意义。本文通过推导色差理论公式,提出了单一透镜材料的宽谱段紫外成像仪光学系统色差校正方案。结合高灵敏度大动态紫外成像探测器的性能指标要求,设计了仅一种透镜材料且所有透镜均为球面的210~400 nm宽谱段紫外成像仪光学系统,并运用光学设计软件CODE V进行系统优化及像质评价。结果表明:在奈奎斯特频率40 lp/mm下,全视场全波段系统的调制传递函数优于0.6,系统点列图 RMS<7.8 μm,具有良好的成像质量。该系统不含非球面等光学元件,不仅易于加工装调,而且降低了研制成本,该方法将为宽谱段紫外成像光谱仪的设计奠定技术基础。

  • 图 1折射面示意图

    Figure 1.Schematic diagram of the refractive surface

    图 2紫外成像仪系统二维光路图

    Figure 2.Two-dimensional light path diagram of the UV imaging system

    图 3紫外成像仪三维光路图

    Figure 3.Three-dimensional light path diagram of UV imaging system

    图 4系统各波段MTF曲线图

    Figure 4.MTF curve of the system in each band

    图 5系统各波段RMS点列图

    Figure 5.RMS point diagram of the system in each band

    图 6系统各波段径向能量分布图

    Figure 6.Radial energy distribution of the system in each band

    表 1宽谱段紫外成像仪系统参数

    Table 1.Parameters of wide-spectrum UV imaging system

    项目 参数
    轨道高度/km 760
    空间分辨率/m 30
    系统入瞳直径/mm 50
    系统焦距/mm 330
    系统F F/6.6
    视场角/(°) 2.2
    光谱范围/nm 210~400
    像素/pixel 1024×1024
    像元尺寸/μm 13
    下载: 导出CSV
  • [1] XUE Q SH, YANG B, TIAN ZH T,et al. Spaceborne limb hyperspectral imager for ozone profile detection[J].Optics Express, 2019, 27(22): 31348-31361.doi:10.1364/OE.27.031348
    [2] WANG X H, XUE Q SH. Optical system design of an atmospheric detector with nadir view and omnidirectional limb view[J].Applied Optics, 2017, 56(26): 7454-7461.doi:10.1364/AO.56.007454
    [3] 崔穆涵, 田志辉, 周跃, 等. 大相对孔径紫外成像仪光学系统设计[J]. 中国光学,2018,11(2):212-218.doi:10.3788/co.20181102.0212

    CUI M H, TIAN ZH H, ZHOU Y,et al. Design of large aperture ultraviolet optical system for ultraviolet camera[J].Chinese Optics, 2018, 11(2): 212-218. (in Chinese)doi:10.3788/co.20181102.0212
    [4] 丛海芳, 王春晖, 王宇. 宽波段高分辨率小型紫外成像光谱仪光学系统研究[J]. 光谱学与光谱分析,2013,33(2):562-566.doi:10.3964/j.issn.1000-0593(2013)02-0562-05

    CONG H F, WANG CH H, WANG Y. Study on an optical system of small ultraviolet imaging spectrometer with high resolution in broadband[J].Spectroscopy and Spectral Analysis, 2013, 33(2): 562-566. (in Chinese)doi:10.3964/j.issn.1000-0593(2013)02-0562-05
    [5] 薛庆生, 王淑荣. 用于大气临边探测的紫外全景成像仪光学设计[J]. 光学学报,2013,33(4):0422001.doi:10.3788/AOS201333.0422001

    XUE Q SH, WANG SH R. Optical design of UV panoramic imager for atmospheric sounding in limb view[J].Acta Optica Sinica, 2013, 33(4): 0422001. (in Chinese)doi:10.3788/AOS201333.0422001
    [6] 于磊, 林冠宇, 于向阳. 空间高层大气遥感远紫外成像光谱仪的光学系统[J]. 光学学报,2013,33(1):0122001.doi:10.3788/AOS201333.0122001

    YU L, LIN G Y, YU X Y. Optical system of far ultraviolet imaging spectrometer for space-based upper atmosphere remote sensing[J].Acta Optica Sinica, 2013, 33(1): 0122001. (in Chinese)doi:10.3788/AOS201333.0122001
    [7] 张宗存, 丁学专, 杨波, 等. 轻小型宽谱段紫外高光谱成像仪光学系统设计[J]. 红外技术,2017,39(4):304-308.doi:10.11846/j.issn.1001_8891.201704003

    ZHANG Z C, DING X ZH, YANG B,et al. Optical system design for compact wide spectrum of ultraviolet hyper-spectral imager[J].Infrared Technology, 2017, 39(4): 304-308. (in Chinese)doi:10.11846/j.issn.1001_8891.201704003
    [8] 徐苗, 梁秀玲. 中长焦透射式日盲紫外光学系统设计[J]. 光学仪器,2017,39(2):43-47.

    XU M, LIANG X L. Optical design of long transmission type solar blind ultraviolet system[J].Optical Instruments, 2017, 39(2): 43-47. (in Chinese)
    [9] 王嘉明. 日盲紫外信号目标模拟器光学系统设计[D]. 长春: 长春理工大学, 2016: 10-12.

    WANG J M. Optical design of solar blind ultraviolet signal target simulator[D]. Changchun: Changchun University of Science and Technology, 2016: 10-12. (in Chinese)
    [10] 吴雁, 唐义, 刘健鹏, 等. 电离层遥感远紫外成像光谱仪光学系统设计[J]. 光学学报,2012,32(1):0122001.doi:10.3788/AOS201232.0122001

    WU Y, TANG Y, LIU J P,et al. Optics design of far ultraviolet imaging spectrometer for ionosphere remote sensing[J].Acta Optica Sinica, 2012, 32(1): 0122001. (in Chinese)doi:10.3788/AOS201232.0122001
    [11] 吕博, 冯睿, 寇伟, 等. 折反射式空间相机光学系统设计与杂散光抑制[J]. 中国光学,2020,13(4):822-831.doi:10.37188/CO.2019-0036

    LÜ B, FENG R, KOU W,et al. Optical system design and stray light suppression of catadioptric space camera[J].Chinese Optics, 2020, 13(4): 822-831. (in Chinese)doi:10.37188/CO.2019-0036
    [12] 张佳伦, 郑玉权, 蔺超, 等. 消像散的自由曲面棱镜光谱仪光学系统设计[J]. 中国光学,2020,13(4):842-851.doi:10.37188/CO.2019-0049

    ZHANG J L, ZHENG Y Q, LIN CH,et al. Design of a freeform curved prism imaging spectrometer based on an anastigmatism[J].Chinese Optics, 2020, 13(4): 842-851. (in Chinese)doi:10.37188/CO.2019-0049
    [13] 袁旭沧. 光学设计[M]. 北京: 北京理工大学出版社, 1988: 76-79.

    YUAN X C.Optical Design[M]. Beijing: Beijing Institute of Technology Press, 1988: 76-79. (in Chinese)
  • 加载中
图(6)/ 表(1)
计量
  • 文章访问数:801
  • HTML全文浏览量:441
  • PDF下载量:156
  • 被引次数:0
出版历程
  • 收稿日期:2021-06-05
  • 修回日期:2021-07-08
  • 网络出版日期:2021-09-01
  • 刊出日期:2022-01-19

目录

    /

      返回文章
      返回
        Baidu
        map