【摘 要】
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星载激光雷达是一种高精度地球探测技术产物,以卫星作为平台,其运行轨道高、观测范围广、观测速度快,受地面背景、天空背景影响小,具有高分辨率、高灵敏度的特点。在植被垂直分布测量、海面高度测量、云层和气溶胶垂直分布测量以及特殊气候现象监测等方面也可以发挥重要作用。星载激光雷达的出现加快了海洋科技转化为现实生产力的速度,具有重要的应用价值。本文以星载激光雷达为载体,对用于水体信号接收的离轴三反大口径接收光
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星载激光雷达是一种高精度地球探测技术产物,以卫星作为平台,其运行轨道高、观测范围广、观测速度快,受地面背景、天空背景影响小,具有高分辨率、高灵敏度的特点。在植被垂直分布测量、海面高度测量、云层和气溶胶垂直分布测量以及特殊气候现象监测等方面也可以发挥重要作用。星载激光雷达的出现加快了海洋科技转化为现实生产力的速度,具有重要的应用价值。本文以星载激光雷达为载体,对用于水体信号接收的离轴三反大口径接收光学系统进行了研究和设计。为实现多种海洋探测需求,针对在轨高度为463km的星载激光雷达接收光学系统光学参数进行了计算,设计了离轴三反望远接收系统及准直、分光系统。在得出同轴三反初始结构的基础上,通过光阑离轴的方式消除了中心遮拦,实现了有效焦距为1000mm,F数为1的大口径离轴三反光学系统的设计。优化后各视场点列图RMS半径最大仅为18.523μm,符合设计要求。同时,基于叶绿素浓度反演等多种应用的需求,也对其后的准直系统及分光系统进行设计。准直系统焦距为50mm,相对孔径为1:1.06,出射平行光束的发散角仅为0.179°,经由7路分光光路接收并分别成像于各自的单元探测器上。在全视场范围内,每支光路焦面接收的光斑均远小于单元探测器的接收面元。经过对组合光学系统进行像质评价和公差分析,结果表明整个系统具有较好的光能接收率,能够满足回波弱信号的接收需求。文中对光学元件的空间布局进行了设计,介绍了系统中各分支光路的信号采集应用,并针对回波信号进行了光子数的仿真模拟。整套光学系统布局合理,空间利用率高,对星载激光雷达的研制具有一定的参考价值。
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