一种基于单一焦面成像光谱光学系统技术方案

一种基于单一焦面成像光谱光学系统，由准直系统、色散系统和成像系统三部分组成。其中，所述准直系统包括双开口狭缝、准直第一凹面椭球面反射镜(孔径光阑)、准直第二凹面椭球面反射镜、准直平面反射镜；色散系统包括PG型色散棱栅；成像系统包括成像平面反射镜、成像凸面双曲面反射镜、成像凹面椭球面反射镜和焦面探测器。本系统解决了传统成像、光谱同时工作光学系统需要采用两个分离的光学通道，及采用两套焦面探测器组件带来的体积、重量、功耗、复杂度和研制成本增加的问题，通过在准直光路后端插入PG型色散棱栅的方式，实现了成像、光谱共焦面光学系统设计，具有谱段范围宽、成像质量好、空间利用率高等优点，满足空间天文探测的应用需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航天光学天文遥感探测，涉及一种基于单一焦面成像光谱光学系统，通过在准直光路中局部采用pg型棱栅色散的分光方式，仅用同一套光路和同一个焦面探测器，同时实现了高分辨率成像和高保真光谱探测。

技术介绍

1、近年来随着航空航天迅猛发展天文探测，逐渐由地基向着天基发展，天基环境较为恒定且无大气窗口干扰。越来越受到科学人员的重视。天文观测主要针对各个波段的电磁波，其是宇宙活动的重要信使，携带了丰富的信息。对其各能量段范围的观测为全面了解宇宙的构成、星体演化和宇宙线的起源提供了重要的窗口。

2、为满足科学需求，空间天文探测望远镜功能复杂，大多数需要兼具多通道光谱探测和多通道宽波段成像功能，光学通道数多导致光学构型复杂，结构繁杂，体积重量上升，可靠性下降，已经成本的大幅增加。如何在满足观测需求下，减少通道数，精简结构，提高可靠性，成为一大难题。

技术实现思路

1、本申请解决的技术问题是：针对传统成像、光谱同时工作光学系统需要采用两个分离的光学通道，及采用两套焦面探测器组件带来的体积、重量、功耗、复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于单一焦面成像光谱光学系统，其特征在于：包括准直系统(A)、色散系统(B)和成像系统(C)；

2.根据权利要求1所述的一种基于单一焦面成像光谱光学系统，其特征在于：沿着光路方向，所述成像系统(C)依次包括成像平面反射镜(5)、正光焦度成像凸面双曲面反射镜(6)、负光焦度成像凹面椭球面反射镜(7)和焦面探测器(8)，成像系统(C)将通过色散系统(B)和从色散系统(B)旁侧通过的光汇聚到焦面探测器(8)的不同位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于单一焦面成像光谱光学系统，其特征在于：所述第一凹面椭球面准直反射镜(1)的曲率为-341.432，第一凹面椭球面...

【技术特征摘要】

1.一种基于单一焦面成像光谱光学系统，其特征在于：包括准直系统(a)、色散系统(b)和成像系统(c)；

2.根据权利要求1所述的一种基于单一焦面成像光谱光学系统，其特征在于：沿着光路方向，所述成像系统(c)依次包括成像平面反射镜(5)、正光焦度成像凸面双曲面反射镜(6)、负光焦度成像凹面椭球面反射镜(7)和焦面探测器(8)，成像系统(c)将通过色散系统(b)和从色散系统(b)旁侧通过的光汇聚到焦面探测器(8)的不同位置。

3.根据权利要求1所述的一种基于单一焦面成像光谱光学系统，其特征在于：所述第一凹面椭球面准直反射镜(1)的曲率为-341.432，第一凹面椭球面准直反射镜(1)从垂直于z轴的初始状态、绕x轴向朝向狭缝方向倾斜0.95°。

4.根据权利要求3所述的一种基于单一焦面成像光谱光学系统，其特征在于：所述第二凹面椭球面准直反射镜(2)曲率为-339.86，第二凹面椭球面准直反射镜(2)从垂直于z轴的初始状态、绕x轴向背离狭缝方向倾斜0.63°。

5.根据权利要求4所述的一种基于单一焦面成像光谱光学系统，其特征在于：所述pg型色散棱栅(4)包括棱镜和平面透射型光栅；pg型色散棱栅(4)的入光面从垂直于y的状态开始、绕x轴向朝向平面反射镜(5)方向倾斜10°，pg型色散棱栅(4)的出光面从垂直于y的状态开始、绕x轴向背离平面反射镜(5)方向倾斜10°；平面透射型光栅的刻线密度为200lp/mm，采用+1级衍射级次。

6.根据权利要求5所述的一种基于单一焦面成像光谱光学系统，其特征在于：所述棱镜为阿贝数为23.79、折射率为1.85的光学玻璃，平面透射型光栅为阿贝数为64.21、折射率为1.52...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家铭，刘志敏，安宁，董慧文，李功，高幸华，阮宁娟，练敏隆，黄长宁，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：