可见近红外直视型成像光谱仪分光系统

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1、可见近红外直视型成像光谱仪分光系统中文摘要可见近红外直视型成像光谱仪分光系统中文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

2、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。

3、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。关键词：成像光谱仪；PGP；分光系统；直视型；初始结构确定；公差分析；光学设计作者：徐莉指导教师：沈为民I英文摘要可见近红外直视型成像光谱仪分光系统SpectroscopicsystemforVNIRdirect-visionimagingspectrometerAbstractImagingspectrometerscansimultaneouslyacquiretwo-dimensi

4、onalspatialandone-dimensionalspectralinformationofobjects,whichhaveawideapplicationinresourceinvestigation,agriculturalyieldestimation,geologicalandmineralsurvey,environmentaldetection,marineecology,etc.Ithasbeenoneofthemainpayloadsforearthobservatio

5、ninthecurrentandfutureremotesensing.ThisarticleaimstostudytheVNIR(VisibleandNearInfrared)imagingspectrometerbasedonaPGP（Prism-Grating-Prism）dispersingelement.TheworkingprincipleandthestructureofthePGPimagingspectrometerareintroduced,anditsmaincharact

6、eristicparametersaregivenindetail.ThePGPspectroscopicsystemAsforthekeydispersingelementofPGP,thetheoryofitsdirect-vision,smileandsoonareanalyzed.Focusisonitsopticaldesignideaanddesignresults,inordertomanufacturethisimagingspectrometerfurther.Consider

7、ingthePGPspectroscopicsystemastwohalfsub-systemswhicharesymmetricalaboutitsPGPcomponent,andaccordingtotherequirementoffastspeed,thechoiceofstructuraltypeaboutthehalfsub-systemisdiscussed.Startingfromthetheoryofprimaryaberrations,itsinitialstructureof

8、thehalfsub-systemisdetermined.Basedonthedirect-visiondemandandthedeviationanddispersionfeaturesofprismandgrating,themethodfordeterminationoftheinitialstructureparametersofPGPdispersingelementandthecalculatedresultaregiven.Acompactspectroscopicsystemm