[發(fā)明專利]雙光柵共光路寬波段臨邊成像光譜儀系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210488017.7
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102967560A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛慶生;王淑榮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及成像光譜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙光柵共光路寬波段臨邊成像光譜儀系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大氣痕量氣體探測是監(jiān)測大氣環(huán)境和進(jìn)行氣候研究的重要手段，臨邊成像光譜儀是一種用于大氣痕量氣體探測的新型空間光學(xué)遙感儀器，具有空間覆蓋范圍大和垂直分辨率高的特點(diǎn)，受到科學(xué)家的青睞。在紫外波段內(nèi)，大氣臨邊光譜輻亮度隨臨邊高度和波長的變化較小，約為10²～10³量級，因此探測相對容易。但僅在紫外波段，許多大氣成分的探測受到限制，為了更好地實(shí)現(xiàn)地球大氣環(huán)境監(jiān)測的科學(xué)目標(biāo)，迫切需要發(fā)展寬波段大氣臨邊探測技術(shù)，波段越寬，可探測的大氣痕量氣體的種類就越多。但寬波段大氣臨邊探測比紫外大氣臨邊探測難度大的多，主要難點(diǎn)在于寬波段內(nèi)大氣臨邊光譜輻亮度隨臨邊高度和波長的變化范圍很大，在包含紫外波段的寬波段范圍（例如280～1000nm）內(nèi)，臨邊高度0～90km范圍內(nèi)，臨邊光譜輻亮度變化達(dá)到10⁶量級，而一般的光電探測器（如CCD探測器和光電二極管探測器）的動(dòng)態(tài)范圍只有10³～10⁴，不能滿足探測要求。因此迫切需要解決寬波段大動(dòng)態(tài)范圍大氣臨邊成像光譜探測的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決寬波段大動(dòng)態(tài)范圍臨邊成像光譜探測的問題，本發(fā)明的目的是提供一種雙光柵共光路寬波段臨邊成像光譜儀系統(tǒng)，可以有效解決寬波段大動(dòng)態(tài)范圍大氣痕量氣體臨邊成像光譜探測的問題。

雙光柵共光路寬波段臨邊成像光譜儀系統(tǒng)，包括第一寬帶濾光片、第二寬帶濾光片、望遠(yuǎn)鏡、入射狹縫、準(zhǔn)直鏡、第一平面光柵、第二平面光柵、成像鏡、平面折轉(zhuǎn)鏡、第一面陣焦平面探測器和第二面陣焦平面探測器；光束經(jīng)第一寬帶濾光片和第二寬帶濾光片后分別對應(yīng)通過第一通道和第二通道，通過第一通道的光束經(jīng)望遠(yuǎn)鏡和入射狹縫后出射至準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直，所述經(jīng)準(zhǔn)直后的光束入射至第一平面光柵，經(jīng)第一平面光柵色散后的光束經(jīng)成像鏡成像在第一面陣焦平面探測器上；通過第二通道光束經(jīng)望遠(yuǎn)鏡和入射狹縫后出射至準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直，經(jīng)準(zhǔn)直的光束入射到第二平面光柵上，經(jīng)第二平面光柵色散后的光束經(jīng)成像鏡和平面折轉(zhuǎn)鏡折疊后入射在第二面陣焦平面探測器上。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明所述的系統(tǒng)把要探測的寬波段臨邊光譜輻射亮度分成短波和長波兩個(gè)波段，分別對應(yīng)兩個(gè)通道，兩個(gè)通道分別使用第一平面光柵和第二平面光柵，第一平面光柵和第二平面光柵都是閃耀光柵，具有較高的衍射效率，第一平面光柵和第二平面光柵共用望遠(yuǎn)鏡、入射狹縫、準(zhǔn)直鏡和成像鏡，這種雙光柵共光路的結(jié)構(gòu)減小了寬波段臨邊成像光譜儀的體積和重量，特別適合空間遙感應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的雙光柵共光路寬波段臨邊成像光譜儀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、第一寬帶濾光片，2、第二寬帶濾光片，3、第一通道，4、第二通道，5、望遠(yuǎn)鏡，6、入射狹縫，7、第一平面光柵，8、第二平面光柵，9、準(zhǔn)直鏡，10、成像鏡，11、第一面陣焦平面探測器，12、第二面陣焦平面探測器，13、平面折轉(zhuǎn)鏡。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一、結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，雙光柵共光路寬波段臨邊成像光譜儀系統(tǒng)，利用雙光柵共光路分成第一通道3和第二通道4兩個(gè)通道實(shí)現(xiàn)寬波段大動(dòng)態(tài)范圍探測，包括第一寬帶濾光片1、第二寬帶濾光片?2、望遠(yuǎn)鏡5、入射狹縫6、準(zhǔn)直鏡9、第一平面光柵7、第二平面光柵?8、成像鏡10、平面折轉(zhuǎn)鏡13、第一面陣焦平面探測器11和第二面陣焦平面探測器12；所述第一寬帶濾光片1、第二寬帶濾光片2對應(yīng)第一通道3、第二通道4，第一通道1和第二通道2的光經(jīng)望遠(yuǎn)鏡5成像在入射狹縫6上，從入射狹縫6出射的光經(jīng)準(zhǔn)直鏡9準(zhǔn)直后入射到第一平面光柵7、第二平面光柵8上，經(jīng)光柵色散后入射到成像鏡10上，第一通道3的光經(jīng)成像鏡10成像到第一面陣焦平面探測器11上，第二通道4的光經(jīng)成像鏡10成像再經(jīng)平面折轉(zhuǎn)鏡13折疊后入射在第二面陣焦平面探測器12上。

本實(shí)施方式所述的第一通道3和第二通道4的探測波段分別由第一寬帶濾光片1和第二寬帶濾光片2的透射波段決定，第一通道3的探測波段為短波，光信號弱，第二通道4的探測波段為長波，光信號強(qiáng)。例如第一通道3的探測波段為280～510nm，第二通道4的探測波段為505～1000nm。為了平衡第一通道3和第二通道4的光信號，第一通道3的口徑大于第二通道4的口徑，例如第一通道3的口徑為8.8mm，第二通道4的口徑為4.6mm。達(dá)到增強(qiáng)弱信號的目的。