中国科学院大学 上海技术物理研究所 红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
工业排放增多导致水体环境恶化, 海洋生物濒危。传统的水体监测技术已无法满足实时、快速、准确的应用需求, 为对水体环境实行更有效的监测, 各研究单位开始利用遥感技术获取水体信息。针对水体监测的技术要求, 设计了一种焦距为84.5mm, 口径20mm, 视场36°×6°的离轴三反式光学系统, 可以满足空间遥感宽光谱覆盖的要求。系统主镜、三镜采用六次非球面, 次镜采用二次曲面。经公差分析后, 具备实际可加工性, 在奈奎斯特频率处(71lp/mm)处各视场的调制传递函数(MTF)值均大于0.6, 接近衍射极限, 成像质量良好。该光学系统有望对监测水体污染具有一定参考意义。文章以主镜为例设计Offner补偿器生成非球面波对非球面镜进行零位补偿检测。
离轴三反 Offner补偿 空间遥感技术 光学系统设计 off-axis three mirrors Offner compensator space remote sensing technology optical system design
长春理工大学光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室，吉林长春 130022
大视场、多通道、小型化已成为星载测绘光学系统的迫切需求。根据上述需求，提出了先用视场分光再用窄带分色片分光的设计方案、并构建了自动消遮挡和轻小型化优化函数。设计了一款主、次、三镜均为球面的离轴三反四通道光学系统，其焦距 360 mm、相对孔径为 1/6、视场角 13°×5°、工作波段 0.41.1.m、地面像元分辨率 5m、全视场畸变小于 5%。加工、装调后的整机系统实测 MTF(Modulation Transfer Function)曲线在奈奎斯特频率 100 lp/mm处均大于 0.25，同时系统所占空间面积仅为 245 mm×423 mm、整机重量仅 13.82 kg，从而实现了系统大视场、无遮挡、多通道、体积包络的小型化。
空间遥感 离轴三反 光学设计 大视场 space remote sensing, off-axis three-mirror, optic
简要介绍了红外焦平面阵列的原理、分类及特点。从制冷型与非制冷型两方面，并按照材料和技术参数的主线，分析了红外焦平面阵列的发展现状，列举了各型红外焦平面探测器产品及其技术特点，预测了红外焦平面阵列的发展趋势。最后归纳总结了红外成像技术在环境探测、成像侦察、导弹预警等航天遥感领域的应用，并对其前景进行了展望。
红外焦平面阵列 发展现状 红外成像 航天遥感 IRFPA development status infrared imaging space remote sensing
红外与激光工程
2021, 50(5): 20200492
东莞理工学院电子工程与智能化学院, 广东 东莞 523808
设计了一种用于空间遥感卫星的高分辨率离轴三反光学系统,该系统具有大视场、长焦距、高分辨率的特点,其焦距f为1 200 mm,F/#为10,水平视场角可达±2.5°、垂直视场角可达±2.5°。当卫星轨道高度为300 km,传感器像元尺寸为8 μm时,地元分辨率GSD可达2 m。通过对参数的多次优化,最终设计的光学系统在空间频率62.5 lp/mm处全视场MTF值均大于0.3,成像效果优良,接近衍射极限。
离轴三反式光学系统 光学设计 调制函数 空间遥感 高分辨率 off-axis three-mirror reflective system optical design modulation transfer function space remote sensing high resolution
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
为满足高精度太阳光谱辐照度绝对测量的需求, 研制了太阳光谱辐照度绝对测量系统及其定标单色仪。介绍了太阳光谱辐照度绝对测量的现状, 并着重介绍了太阳定标单色仪和积分球太阳光谱仪的设计方案, 以及高精度辐射定标传递链路。设计用于太阳光谱辐照度绝对测量的太阳定标单色仪和积分球太阳光谱仪, 通过低温绝对辐射计和太阳定标单色仪实现绝对定标, 使积分球太阳光谱仪测量数据可溯源至国际基本单位(SI)。结果表明: 太阳定标单色仪的光谱范围覆盖300～2 400 nm, 光谱分辨率为3～10 nm, 输出单色太阳光功率的不确定度为0.2%～0.5%; 积分球太阳光谱仪的光谱范围覆盖300～2 500 nm, 光谱分辨率为1～8 nm, 太阳光谱辐照度绝对测量精度最高可达0.5%。用低温绝对辐射计和太阳定标单色仪绝对定标积分球太阳光谱仪, 可以实现高精度太阳光谱辐照度的绝对测量。
单色仪 低温绝对辐射计 绝对测量 空间遥感 monochromator cryogenic radiometer absolute measurement space remote sensing
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了对空间遥感光谱仪器进行光学性能检测, 设计并实现了空间遥感光谱仪器光学性能地面检测系统。该系统包含硬件和控制软件两部分; 硬件分为光源、机械运动子系统、信号采集子系统和计算机, 控制软件在Windows环境下使用Labview实现。在电机控制中使用细分驱动, 采用包含误差项计算步数的方法减小积累误差, 通过指定波长扫描或连续波长扫描进行扫描机构控制, 并实时显示光谱曲线。自动计算信噪比、使用广义最小二乘法对感兴趣的区域进行高斯拟合, 并自动读取带宽。实验表明, 本系统可以实现空间遥感光谱仪器的全波段、自动化光学性能检测, 波长精度优于±0.05 nm, 重复性优于0.01 nm, 可在1 s内完成信噪比计算, 光谱带宽小于1 nm, 满足指标要求, 提高工作效率, 为载荷研制奠定了基础。
地面检测 光学性能 空间遥感 全波段 自动化 ground testing optical performance space remote sensing full wave band automation
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春130033
叙述了广泛应用的光栅单色仪的色散原理,介绍了其常用的几种反射式水平成像系统的光学结构型式,描述了其波长定标和能量定标方法.对搭载航天单色仪的几个现有遥感仪器,如中分辨率成像光谱仪(MODIS)、太阳光谱分光计(SOLSPEC)、太阳后向散射紫外辐射计(SBUV)、紫外臭氧垂直探测仪-太阳后向散射紫外探测仪(UOVPP-SBUS)以及欧洲航天局(ESA)的TRUTHS项目等在辐射测量、光谱定标和绝对定标方面的应用现状进行了说明.最后讨论了未来航天单色仪可能的发展趋势及应用前景,指出采用太阳光源、航天单色仪和低温绝对辐射计相结合的绝对定标系统将是今后最具潜力的发展方向之一.
单色仪 低温绝对辐射计 光谱定标 绝对定标 空间遥感 monochromator cryogenic absolute radiometer spectral calibration absolute calibration space remote sensing
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了满足空间宽幅相机大视场的需求, 研究了对多片CCD器件进行拼接以获得超长焦平面组件的方法。使用长线阵时间延迟积分(TDI)CCD拼接仪, 按照设计位置和精度要求把17片TDICCD器件拼接到焦平面板上, 用销钉定位, 获得了长为600 mm、像元为69 000个的超长焦平面。然后, 对完成拼接的焦平面组件进行了高低温循环试验、热真空试验和振动试验。实验结果表明, 焦平面组件的结构设计和材料选取满足力学/热学要求。对完成拼接的600 mm长焦平面组件进行了TDICCD拼接精度的检测, 检测结果显示拼接误差小于3 μm。将该超长焦平面组件用于遥感相机, 通过成像实验获得了清晰的无缝宽幅图像。上述结果证明600 mm长焦平面组件满足空间宽幅相机的应用需求。
空间遥感 遥感相机 时间延迟积分CCD CCD拼接 视场交错拼接 超长焦平面 space remote sensing remote sensing camera Time Delay Integration(TDI) CCD CCD assembly FOV interleaving assembly extra long focal plane 光学 精密工程
2014, 22(11): 2908
