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光谱成像仪是一种新型遥感仪器,它能同时获得目标的二维空间信息和一维光谱维信息,形成数据立方体,因而得到了广泛地应用。干涉光谱成像仪是光谱成像仪的一种,它包含有时间调制、空间调制以及联合调制三种具体形式,其中作为时空联合调制型的一种新型光谱成像仪-大孔径静态干涉光谱成像仪(LASIS),具有探测灵敏度高、稳定性好、抗干扰能力强等优点。
本论文针对基于LASIS原理的高分辨率光谱成像仪的光学系统设计和杂散光分析展开研究。首先根据光谱成像仪前置镜焦距长、视场大、谱段宽等特点选择离轴三反射式系统作为前置镜的结构型式,并根据光学系统指标设计了前置镜光学系统。其次,设计了光谱成像仪的准直镜和成像镜,根据光学系统谱段宽、焦距长的特点,采用修正的部分色散和阿贝数对系统光焦度进行分配,进行了复消色差设计。然后,根据光谱成像仪光学系统的要求,设计了一种实体Sagnac横向剪切干涉仪。推导了Sagnac横向剪切干涉仪的剪切量和错位量的计算方法,并在Autocad中采用作图法确定了Sagnac横向剪切干涉仪外形尺寸。最后将前置镜、准直镜、成像镜和Sagnac横向剪切干涉仪组合起来,整套光学系统成像质量良好。
由于视场外的杂散光可能不经过任何散射直接入射到像面,从而严重影响像质,因此应当对光学系统进行杂散光分析。而前置镜系统为离轴三反射式系统,是整个系统消杂散光的重点,因此本文主要针对离轴三反射式系统进行杂散光分析。首先对光学系统进行合理的遮光罩设计和采取相应的消杂散光措施,然后根据杂光分析的一般步骤,在杂光分析软件Tracepro中对系统进行建模仿真,用Matlab计算得到了光学系统的点源透射比(PST曲线,并根据杂光系数V与PST的计算关系,对系统PST曲线进行对数插值运算和曲线拟合,从而得到了系统的杂光系数。PST曲线与杂光系数的结果都表明,该系统的杂光抑制能力满足指标要求。