本发明专利技术公开了一种消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪，包括：入射狭缝；位于所述入射狭缝一侧的弯月折反射镜；位于入射狭缝与弯月折反射镜之间的凸面光栅；分别位于入射狭缝两侧的第三像平面与第二像平面，所述第二像平面远离第三像平面的一端设置有第一像平面，第一像平面、第二像平面及第三像平面位于同一平面上；所述凸面光栅位于第一像平面与第二像平面之间，且工作在+1级衍射。远心光线通过入射狭缝入射，经过弯月折反射镜折射和反射，由凸面光栅衍射，根据凸面光栅刻槽密度的不同，最终分别成像于第一像平面、第二像平面或第三像平面。根据本发明专利技术，具有消像散、结构简单紧凑、成像质量好、光谱分辨率高、衍射效率高、易于加工装调的特点，适用于轻小型、高性能、低成本的微型大气遥感探测。低成本的微型大气遥感探测。低成本的微型大气遥感探测。
【技术实现步骤摘要】
一种消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪
[0001]本专利技术涉及光谱成像的
，特别涉及一种消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪。
技术介绍
[0002]凸面光栅成像光谱仪起源于1973年Offner提出的同心三反射镜光学成像系统，由两个凹球面反射镜和一个凸面光栅采用同心结构组成。Offner型凸面光栅成像光谱仪由于结构简单、尺寸小、重量轻、高成像质量、高信噪比和低色畸变等优点，拥有良好的应用前景。
[0003]在常规的Offner型凸面光栅成像光谱仪中，它们均采用探测
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1级衍射光谱的结构，其特点是入射狭缝与探测器放置在光谱仪系统对称光轴的两侧，便于器件的安装。但缺点是结构尺寸大；
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1级衍射光谱无法满足Littrow自准直条件来实现光谱闪耀，降低了探测光谱的能量；
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1级衍射型结构无法实现高光栅刻线密度，限制了光谱仪光谱分辨率的进一步提高；
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1级衍射型结构存在着光谱仪高性能与紧凑性之间的矛盾；以及倾斜的球面反射镜造成的像散成为制约光谱仪性能的关键因素。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术的目的是提供一种消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪，具有消像散、结构简单紧凑、成像质量好、光谱分辨率高、衍射效率高、易于加工装调的特点，适用于轻小型、高性能、低成本的微型大气遥感探测。为了实现根据本专利技术的上述目的和其他优点，提供了一种消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪，包括：
[0005]入射狭缝；
[0006]位于所述入射狭缝一侧的弯月折反射镜；
[0007]位于入射狭缝与弯月折反射镜之间的凸面光栅；
[0008]根据凸面光栅刻槽密度的不同有三种不同的成像位置，分别位于入射狭缝两侧的第三像平面与第二像平面，所述第二像平面远离第三像平面的一端设置有第一像平面，第一像平面、第二像平面及第三像平面位于同一平面上；
[0009]所述凸面光栅位于第一像平面与第二像平面之间。
[0010]远心光线通过入射狭缝入射，依次经弯月折反射镜内表面折射、外表面反射和内表面二次折射，以会聚光束的形式入射到凸面光栅上；所述的会聚光束经过凸面光栅衍射后按波长色散；色散后的光束返回弯月折反射镜依次经内表面折射、外表面反射和内表面二次折射，根据凸面光栅刻槽密度的不同，分别成像于第一像平面、第二像平面或第三像平面；最终在像平面处形成不同波长的狭缝光谱图像。
[0011]优选的，所述弯月折反射镜包括面向于凸面光栅的内表面与远离凸面光栅的外表面，外表面上镀有反射涂层。
[0012]优选的，内表面、外表面及凸面光栅的面型均为球面，且内表面、外表面及凸面光栅的表面均为共轴同曲率中心。
[0013]优选的，外表面与凸面光栅的曲率半径之比是2:1。
[0014]优选的，入射狭缝的取向平行于凸面光栅的刻槽方向。
[0015]优选的，凸面光栅工作在+1级衍射中。
[0016]本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：
[0017](1)本专利技术所述的光谱仪采用探测+1级衍射光谱的结构，通过增加凸面光栅的刻槽密度可以同时实现更高的光谱分辨率和更小的光谱仪尺寸。
[0018](2)本专利技术所述的光谱仪采用探测+1级衍射光谱的结构，满足Littrow自准直条件，显著提升光谱仪的衍射效率。
[0019](3)本专利技术所述的光谱仪采用弯月折反射镜代替常规的凹球面反射镜，实现基于理论计算的消像散结构设计。
[0020](4)本专利技术所述的光谱仪结构简单紧凑、体积小、重量轻、成像质量好、易于加工装调、成本低。
附图说明
[0021]图1为根据本专利技术的消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪的光路结构示意图；
[0022]图2为根据本专利技术的消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪的凸面光栅刻槽密度180lines/mm的光谱仪的仿真光路图；
[0023]图3为根据本专利技术的消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪的凸面光栅刻槽密度850lines/mm的光谱仪的仿真光路图；
[0024]图4为根据本专利技术的消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪的凸面光栅刻槽密度1120lines/mm的光谱仪的仿真光路图；
[0025]图5为根据本专利技术的消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪的凸面光栅刻槽密度180lines/mm的光谱仪的光斑半径与波长的关系图；
[0026]图6为根据本专利技术的消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪的凸面光栅刻槽密度850lines/mm的光谱仪的光斑半径与波长的关系图；
[0027]图7为根据本专利技术的消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪的凸面光栅刻槽密度1120lines/mm的光谱仪的光斑半径与波长的关系图；
[0028]图8为根据本专利技术的消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪的凸面光栅刻槽密度180lines/mm的光谱仪的调制传递函数曲线图；
[0029]图9为根据本专利技术的消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪的凸面光栅刻槽密度850lines/mm的光谱仪的调制传递函数曲线图；
[0030]图10为根据本专利技术的消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪的凸面光栅刻槽密度1120lines/mm的光谱仪的调制传递函数曲线图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]参照图1
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10，一种消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪，包括：
[0033]入射狭缝1；
[0034]位于所述入射狭缝1一侧的弯月折反射镜2；
[0035]位于入射狭缝1与弯月折反射镜2之间的凸面光栅3；
[0036]根据凸面光栅3刻槽密度的不同有三种不同的成像位置，分别位于入射狭缝1两侧的第三像平面43与第二像平面42，所述第二像平面42远离第三像平面43的一端设置有第一像平面41，第一像平面41、第二像平面42及第三像平面43位于同一平面上；
[0037]所述凸面光栅3位于第一像平面41与第二像平面42之间；
[0038]进一步的，所述弯月折反射镜2包括面向于凸面光栅3的内表面21与远离凸面光栅3的外表面22，外表面22上镀有反射涂层，内表面21、外表面22及凸面光栅3的面型均为球面，且内表面21、外表面22及凸面光栅3的表面均为共轴同曲率中心，远心光线通过入射狭缝1入射，依次经弯月折反射镜2内表面21本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪，其特征在于，包括：入射狭缝(1)；位于所述入射狭缝(1)一侧的弯月折反射镜(2)；位于入射狭缝(1)与弯月折反射镜(2)之间的凸面光栅(3)；根据凸面光栅(3)刻槽密度的不同有三种不同的成像位置，分别位于入射狭缝(1)两侧的第三像平面(43)与第二像平面(42)，所述第二像平面(42)远离第三像平面(43)的一端设置有第一像平面(41)，第一像平面(41)、第二像平面(42)及第三像平面(43)位于同一平面上；所述凸面光栅(3)位于第一像平面(41)与第二像平面(42)之间。2.如权利要求1所述的一种消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪，其特征在于，所述弯月折反射镜(2)包括面向于凸面光栅(3)的内表面(21)与远离凸面光栅(3)的外表面(22)，外表面(22)上镀有反射涂层。3.如权利要求1所述的一种消像散+1级衍射型凸面光栅同心折反射式成像光谱仪，其特征在于，远心光线通过入射狭缝(1)入射，依次经弯月折反射镜内表面(21)折射、外表面(22)反射和内表面(21)二次折射，以会聚光束的...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈宇航，徐邦联，张大伟，黄元申，倪争技，韩森，李柏承，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：
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