[发明专利]一种星载大气风场测量多普勒差分干涉仪的前置光学系统

说明书

本发明提供了一种星载大气风场测量多普勒差分干涉仪的前置光学系统，解决了现有前置光学系统不适用于多普勒差分干涉仪或者其整体结构复杂、装配难度大的问题。本发明包括正交设置的第一和第二像方远心望远镜组、上下堆叠放置的第二和第一视场耦合镜、双远心中继镜组以及定标组件；第二像方远心望远镜组的结构与第一像方远心望远镜组的结构相同；第一和第二视场耦合镜的反射面分别位于第一和第二视场光阑出射光路上；双远心中继镜组位于第一和第二视场耦合镜的反射光路上；定标组件发出的光分别入射到第一和第二像方远心望远镜组对应的一次像面上，再分别经第一和第二视场耦合镜反射后通过双远心中继镜组进入多普勒差分干涉仪的干涉组件。

技术领域

本发明涉及一种干涉仪的前置光学系统，特别是涉及一种星载大气风场测量多普勒差分干涉仪的前置光学系统。

背景技术

干涉光谱技术是遥感探测中高层大气风场特征的重要手段之一，通过测量干涉条纹位置、相位、对比度、轮廓等信息，可以反演出风速、温度、辐射率、粒子流密度等上层大气的动力学、热力学参数。

星载探测大气风场矢量需要测量同一目标区域在两个不同方向的标量视线风速，合成标量信息得到该目标区域的风场矢量信息；通常选择两正交方向。

现有的风场探测装置中的双视场或多视场同时探测，使用两套或多套相同的望远物镜，分别指向不同的探测方向，根据是否共用望远镜后的组件，可分为两种类型：

1)共用类型，将多个望远物镜的一次像面拼接成一个新的平面，作为准直系统前的物面；各个探测方向的目标光谱共用后续的准直镜、干涉仪和成像镜；视场拼接方法目前主要有光纤逐点采样拼接法和直角反射棱镜耦合拼接法。光纤逐点采样拼接法通过光纤束对望远镜所成像逐点采样后，采样光纤末端重新排列，形成一个新的平面，这种方式不利于临边观测。WINDII和 SWIFT等采用迈克尔逊干涉仪的测风装置利用了直角反射棱镜耦合拼接法，其光路如图1所示，耦合棱镜的两直角面镀有反射膜，可将来自不同方向的两视场拼接到一个平面上，拼接后的视场如图2所示，这种方式具有临边观测能力，但由于视场拼接方向与多普勒差分干涉仪干涉条纹空间频率方向相同，因而不适用于多普勒差分干涉仪。

2)非共用类型，如非对称多普勒差分干涉仪MIGHTII，采用了两单机正交的方式布局，通过双通道前置光路光轴配准来实现探测仪共视场。这种方式具有临边观测能力，单机光路简单，但由于需要两套干涉仪及成像系统，增大了整体结构的复杂度，同时对两视场的装配也有很高的要求。

发明内容

本发明的目的是解决现有前置光学系统不适用于多普勒差分干涉仪，或者是虽适用于多普勒差分干涉仪，但整体结构复杂、装配难度大的技术问题，而提供一种星载大气风场测量多普勒差分干涉仪的前置光学系统。

本发明提出的技术方案具体如下：

一种星载大气风场测量多普勒差分干涉仪的前置光学系统，其特殊之处在于，包括：正交设置的第一像方远心望远镜组和第二像方远心望远镜组、上下堆叠放置的第二视场耦合镜和第一视场耦合镜、双远心中继镜组以及定标组件；

所述第一像方远心望远镜组包括沿光路依次设置的第一孔径光阑、多个第一望远镜透镜、第一光路折转镜和第一视场光阑；所述第一视场光阑位于一次像面上，所述第一光路折转镜为平面镜，用以折转光路；

所述第二像方远心望远镜组的结构与所述第一像方远心望远镜组的结构相同，包括沿光路依次设置的第二孔径光阑、多个第二望远镜透镜、第二光路折转镜和第二视场光阑；所述第二视场光阑位于一次像面上，所述第二光路折转镜为平面镜，用以折转光路；

所述第一视场耦合镜和第二视场耦合镜的反射面分别位于第一视场光阑和第二视场光阑出射光路上；

所述双远心中继镜组位于第一视场耦合镜和第二视场耦合镜的反射光路上，双远心中继镜组的出射光进入多普勒差分干涉仪的干涉组件；