[发明专利]一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统

权利要求书

1.一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述的光学系统包括前置望远成像系统和Offner-Littrow光谱成像系统；所述前置望远成像系统包括：入瞳组件(1)、凹面反射镜(2)、光阑组件(3)，转折镜(4)、退偏器(5)、主镜(6)和次镜(8)；主镜(6)和次镜(8)之间设置孔径光阑(7)；并在前置望远成像系统后端设置分色片(9)，所述前置望远成像系统根据探测光谱(300-500)nm通过分色片(9)分为两个光谱通道，即第一通道(300-400)nm、第二通道(395-500)nm；所述Offner-Littrow光谱成像系统，和前置望远成像系统相应谱段匹配也分成两个通道，即第I通道的(300-400)nm、第II通道(395-500)nm，第I通道的Offner-Littrow光谱成像系统由第I通道入射狭缝(10)、第I通道滤光片(11)、第I通道像差校正透镜(12)、第I通道凹面反射镜(13)、第I通道凸面光栅(14)和第I通道探测器(15)组成，第II通道的Offner-Littrow光谱成像系统由第II通道入射狭缝(16)、第II通道滤光片(17)、第II通道像差校正透镜(18)、第II通道凹面反射镜(19)、第II通道凸面光栅(20)和第II通道探测器(21)组成；目标物为(300-400)nm波段的光从分色片(9)反射后聚焦到第I通道的(300-400)nm入射狭缝(10)处，目标物为(395-500)nm波段的光从分色片(9)透射后聚焦到第II通道(395-500)nm入射狭缝(16)处，所述前置望远成像系统通过分色片(9)形成两个通道的光谱波段进行探测，范围分别是第一通道(300-400)nm、第二通道(395-500)nm；

第一通道(300nm-400nm)波段的光信息从第I通道入射狭缝(10)和后端放置第I通道的滤光片(11)进入第I通道的Offner-Littrow成像光谱仪系统，再经过第I通道像差校正透镜(12)聚焦到第I通道凹面反射镜(13)后反射至第I通道凸面光栅(14)，分光后转折至第I通道凹面反射镜(13)处，再经像差校正透镜(12)聚焦到第I通道的探测器(15)上；第二通道(395nm-500nm)波段的光信息从第II通道入射狭缝(16)和后端放置第II通道滤光片(17)进入第II通道的Offner-Littrow成像光谱仪系统，再经过第II通道像差校正透镜(18)聚焦到第II通道凹面反射镜(19)后反射至第II通道凸面光栅(20)，分光后转折至第II通道凹面反射镜(19)处，再经像差校正透镜(18)聚焦到第II通道探测器(21)上。

2.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述光学系统由分色片分成两个光谱探测波段(300nm-400nm)、(395nm-500nm)分别进行光谱成像设计；根据上述探测波段分成两个独立的Offner-Littrow光谱成像系统。在每个Offner-Littrow光谱成像系统中，第I通道入射狭缝(10)和第I通道探测器(15)位于第I通道像差校正透镜(12)中心线的上下对称分布。能够使得入射狭缝(10)远离探测器(15)，从而确保其他装在光谱成像系统上的装置没有遮挡入射狭缝(10)；同样，第II通道入射狭缝(16)和第II通道探测器(21)位于第II通道像差校正透镜(18)中心线的上下对称分布。第I通道像差校正透镜(12)、第II通道像差校正透镜(18)均为同心弯月透镜设计，用来校正由于相对孔径增大引起的像差。

3.根据权利要求1所述的一种大视场高分辨率对地观测紫外成像光谱仪光学系统，其特征在于：所述前置望远成像系统核心部分是主镜(6)和次镜(8)组成的离轴两镜望远系统；主镜(6)和次镜(8)均采用非球面设计，主镜(6)为凸二次曲面，次镜(8)为凹二次曲面，主镜(6)和次镜(8)之间设置了孔径光阑(7)；这里采用视场离轴(入射光线倾斜入射方式)，同时可以使得结构更简单紧凑；

离轴两反望远系统的镜片材料为热膨胀系数超低的材料组成，这里用的是微晶玻璃。离轴两反望远系统均镀介质膜，实现紫外可见波段的高效反射。