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时间调制型傅里叶光谱仪光学系统设计与杂光分析

作　者: 马秉鑫
导　师: 王治乐
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 光学工程
关键词: 傅里叶光谱仪光学系统设计杂散辐射双摆臂式结构
分类号: TH744.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

如今全球变暖问题越来越严重，其罪魁祸首便是大气中的温室气体，仅仅依赖地基观测站对其进行测量的话会导致误差较大，因此需要从空中探测其浓度数值，这就需要一台高光通量高光谱分辨率的光谱仪作为载荷，时间调制型傅里叶光谱仪是理想选择。由于大气中温室气体浓度的变化量往往非常微小，这对光谱仪的探测灵敏度与精度提出了更高的要求，因此对其光学系统进行杂散光分析更显得尤为重要。本文对时间调制型傅里叶光谱仪的光学系统进行了设计，并对其进行了杂光分析，接着在分析的基础上提出了杂光抑制措施。主要包括以下内容：（1）按照探测温室气体这一需求设计了一套时间调制型傅里叶光谱仪的光学系统。主要包括：1、研究了傅里叶变换光谱仪的原理及其结构；2、对比研究了SCISAT-1卫星上的核心载荷——ACE-FTS以及GOSAT卫星的核心载荷——TANSO-FTS，根据其功能提出光谱仪光学系统的设计要求；3、根据设计要求对光学系统进行了方案论证与指标论证；4、利用ZEMAX软件完成光学系统的设计，该光学系统分为输入光学子系统、干涉仪光学子系统和输出光学子系统。最后对设计成型的光学系统的进行像质评价。（2）对时间调制型傅里叶光谱仪的光机系统进行杂散光分析，并给出杂光抑制措施的设计方案。主要包括：1、研究了当今先进的杂散光分析技术；2、利用Tracepro软件对本论文设计的时间调制型傅里叶光谱仪进行杂光分析；3、根据分析出来的数据进行系统杂光抑制措施的设计；4、验证抑制措施的有效性，保证系统的信噪比满足设计要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题背景及研究的意义  8-9
  1.2 国内外在该方向的研究现状及分析  9-13
    1.2.1 国内外傅里叶变换光谱仪（FTS）研究现状  9-11
    1.2.2 国内外杂散光研究现状  11-13
  1.3 课题主要研究内容及目的  13-14
第2章时间调制型傅里叶光谱仪研究  14-21
  2.1 时间调制型FTS工作原理的研究  14-18
  2.2 时间调制型FTS构造的研究  18-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章时间调制型傅里叶光谱仪光学系统设计  21-33
  3.1 方案论证  21
  3.2 光学系统设计指标论证  21-27
    3.2.1 工作谱段论证  22-23
    3.2.2 输入光学子系统结构论证  23-24
    3.2.3 光学口径与视场角论证  24-25
    3.2.4 光束压缩比论证  25
    3.2.5 光程放大倍数论证  25-26
    3.2.6 预期的光学系统设计指标  26-27
  3.3 光学系统设计结果  27-30
  3.4 光学系统像质评价  30-32
  3.5 本章小结  32-33
第4章系统杂散辐射分析  33-51
  4.1 杂散辐射分析理论  33-35
    4.1.1 杂散辐射的定义与分类  33-34
    4.1.2 杂散辐射抑制原理  34
    4.1.3 杂散抑制效果的评价方式  34-35
  4.2 时间调制型傅里叶光谱仪杂散光分析  35-50
    4.2.1 建立模型  36-37
    4.2.2 杂散辐射分析  37-45
    4.2.3 抑制杂光措施  45-48
    4.2.4 验证措施的有效性  48-50
  4.3 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-55
攻读学位期间发表的学术论文  55-57
致谢  57

时间调制型傅里叶光谱仪光学系统设计与杂光分析

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