[發(fā)明專利]一種雙視場近紅外多普勒差分干涉儀

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010510959.5
• 申請日: 2020-06-05
• 公開（公告）號: CN111693733A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張智南;馮玉濤;暢晨光;傅頔;王帥;胡炳樑
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: G01P5/26
• 分類號: G01P5/26
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 董娜

本發(fā)明提供了一種雙視場近紅外多普勒差分干涉儀，解決同時對60～80km平流層兩個方向的風(fēng)場進(jìn)行探測，存在設(shè)備體積較大、成本較高的問題。該干涉儀包括沿光路依次設(shè)置的雙視場前置成像耦合系統(tǒng)、干涉儀、條紋成像鏡頭及探測器；雙視場前置成像耦合系統(tǒng)為具有中間像面的像方遠(yuǎn)心系統(tǒng)，其F數(shù)為15，包括第一前置分系統(tǒng)、第二前置分系統(tǒng)及第一前置分系統(tǒng)和第二前置分系統(tǒng)出射光線共用的前置耦合系統(tǒng)；第一前置分系統(tǒng)和第二前置分系統(tǒng)將相互垂直兩個視場的入射光線引入前置耦合系統(tǒng)，再依次經(jīng)干涉儀、條紋成像鏡頭后，在探測器靶面形成兩個視場的干涉條紋；條紋成像鏡頭為物方遠(yuǎn)心、像方遠(yuǎn)心的有限共軛距成像系統(tǒng)，其近軸放大率為?0.3，F(xiàn)數(shù)為4.5。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜探測技術(shù)，具體涉及一種雙視場近紅外多普勒差分干涉儀。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的大氣風(fēng)場探測技術(shù)主要包括法布里-珀羅干涉風(fēng)場探測技術(shù)和廣角邁克爾遜干涉儀風(fēng)場探測技術(shù)，前者具有高分辨率和高靈敏度特性，但是加工裝調(diào)精度要求非常高；后者需要光程差掃描裝置且一次只能探測一條譜線。多普勒差分干涉技術(shù)是一種新型的精細(xì)光譜探測技術(shù)，該技術(shù)具有高光譜分辨率、高通量、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。

傳統(tǒng)大氣風(fēng)場探測技術(shù)的目標(biāo)源是位于80～300km可見光波段的高層大氣氣輝。對于60～80km的平流層，研究發(fā)現(xiàn)氧氣分子在近紅外波段867μm附近譜線強(qiáng)度高，分離性好，可以作為目標(biāo)譜線。根據(jù)多普勒效應(yīng)，大氣風(fēng)場會使干涉儀得到的譜線中心頻率產(chǎn)生偏移，并且偏移量與大氣運(yùn)動速度有定量關(guān)系。因此對于60～80km平流層風(fēng)場的探測，選擇氧氣在867nm處的氣輝譜線作為風(fēng)場探測的目標(biāo)源，采用多普勒差分干涉儀進(jìn)行探測，通過867nm氣輝譜線的多普勒頻移量反演計(jì)算出60～80km平流層大氣的運(yùn)動速度。由于反演風(fēng)速矢量需要兩個方向的風(fēng)速進(jìn)行矢量合成，因此需要對兩個方向的大氣風(fēng)場進(jìn)行探測，現(xiàn)有的多普勒差分干涉儀僅能實(shí)現(xiàn)一個方向的大氣風(fēng)場探測，若同時對兩個方向的大氣風(fēng)場進(jìn)行探測需要兩臺多普勒差分干涉儀同時探測，使得整體設(shè)備的體積較大且成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決同時對60～80km平流層的兩個方向的風(fēng)場進(jìn)行探測，存在設(shè)備體積較大、成本較高的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種雙視場近紅外多普勒差分干涉儀，可實(shí)現(xiàn)同時探測兩相互垂直方位角60～80km平流層的大氣風(fēng)場。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種雙視場近紅外多普勒差分干涉儀，其特殊之處在于：包括沿光路依次設(shè)置的雙視場前置成像耦合系統(tǒng)、干涉儀、條紋成像鏡頭及探測器；

所述雙視場前置成像耦合系統(tǒng)為具有中間像面的像方遠(yuǎn)心系統(tǒng)，其F數(shù)為15，包括第一前置分系統(tǒng)、第二前置分系統(tǒng)及第一前置分系統(tǒng)和第二前置分系統(tǒng)出射光線共用的前置耦合系統(tǒng)；

第一前置分系統(tǒng)和第二前置分系統(tǒng)將相互垂直兩個視場的入射光線引入前置耦合系統(tǒng)，再依次經(jīng)干涉儀、條紋成像鏡頭后，在探測器靶面形成兩個視場的干涉條紋；

所述第一前置分系統(tǒng)包括沿第一光路依次設(shè)置的第一孔徑光闌、第一前置鏡組、第一平面反射鏡和第二平面反射鏡；

所述第二前置分系統(tǒng)包括沿第二光路依次設(shè)置的第二孔徑光闌、第二前置鏡組、第三平面反射鏡和第四平面反射鏡；

所述第一光路和第二光路的入射光線分別位于面向相互垂直的兩個視場方向；所述第一平面反射鏡和第三平面反射鏡的法線方向相互垂直；所述第二平面反射鏡和第四平面反射鏡平行設(shè)置，且沿反射鏡的軸向及徑向相互錯開，使得第二平面反射鏡和第四平面反射鏡的出射光線相互錯開，第二平面反射鏡和第四平面反射鏡的反射光線同時入射至前置耦合系統(tǒng)；

所述前置耦合系統(tǒng)包括沿光路依次設(shè)置的第三前置鏡組、里奧光闌、第五平面反射鏡、第六平面反射鏡、第四前置鏡組、第七平面反射鏡和濾光片；

所述干涉儀用于將兩個視場方向的入射光線產(chǎn)生干涉條紋，并入射至條紋成像鏡頭；