摘要：根据静止轨道特点,分析设计覆盖近紫外至长波红外波段的成像光谱仪光学系统,将0.3~12.5μm的光学全谱段细分为5个子谱段并集成于光学系统,每个子谱段均采用4个分光系统在视场内拼接实现宽幅所需的超长狭缝,狭缝总长最长达241.3 mm,通过内扫描实现400 km×400 km地面覆盖。重点研究满足拼接要求的紧凑型长狭缝分光系统,指出其实现高保真分光成像需满足低畸变、低杂散、高信噪比、均匀光谱响应等条件。据此,设计基于凸面闪耀光栅的Offner型和Wynne-Offner型高保真分光系统,并研制各个子谱段的原理样机。给出全谱段长狭缝和凸面闪耀光栅两种核心元件的研制结果,单条狭缝最长达61.44 mm,5个谱段的光栅槽密度范围为8.8~312.1 lp/mm,峰值效率均在70%以上,最高达86.4%。以可见近红外和长波红外两个谱段为例,给出分光系统装调和测试过程,结果表明所研制的分光系统具有高保真性能,各项指标均满足要求。

摘要：针对国内外星载红外高光谱成像数据空白和迫切应用需求,本文提出了星载红外双谱段高光谱成像技术方案,实现高空间分辨率、高光谱分辨率和高温度灵敏度成像。工作谱段覆盖中波红外(3~5μm)和长波红外(8~12.5μm),中波和长波红外谱段的光谱分辨率分别为50 nm和100 nm,空间分辨率为60 m,成像幅宽为60 km,噪声等效温差优于0.2 K。分析确定了红外高光谱成像仪的光学系统技术指标,设计了望远光学系统、光谱成像光学系统和高光谱成像仪整体光学系统。望远光学系统采用自由曲面离轴三反设计方案,实现了大相对孔径像方远心和低畸变设计,相对畸变小于0.135%;光谱成像光学系统采用Wynne-Offner结构形式,实现了高成像质量、轻小型化设计,不同波长的传函均接近衍射极限。设计结果表明,星载红外双谱段高光谱成像仪的光学系统成像质量优良,结构布局紧凑合理,具有较强的工程应用价值。

摘要：针对高精度红外遥感成像的应用需求,提出了高空间分辨率、高噪声等效温差和大幅宽的中波/长波红外双谱段遥感成像技术方案,在太阳同步轨道获取地面目标的中波和长波红外辐射信息,谱段范围分别为3~5μm和8~12μm,中波红外谱段空间分辨率优于5 m,长波红外谱段空间分辨率优于10 m,幅宽大于20 km,噪声等效温差优于60 mK。根据噪声等效温差和光学传递函数等要求优化了光学系统指标参数,分析了二次成像同轴三反光学系统的冷光阑匹配原理,计算了光学系统初始结构参数,设计了光阑匹配型和出瞳匹配型中波/长波红外双谱段一体化光学系统,比较了两种方案光学系统的冷光阑匹配效果。

摘要：为有效抑制在轨微振动对有效载荷指向精度的影响,并改善其发射段动力学环境,设计了一种双状态非线性隔振器,利用发射与在轨状态载荷条件的差异,使其在两个阶段有不同的隔振频率。分析了各设计参数对发射段动态响应以及在轨隔振性能的影响,提出了隔振器参数设计方法。试制了隔振器样件,进行了静力学测试,并按照发射和在轨两种状态的力学环境进行了动力学试验,测试了隔振器在两种状态下的传递率。试验结果表明,隔振器在发射段准静态载荷作用下可避免出现大变形,并显著改善星载设备的动力学环境。在轨时可有效隔离微振动,将5Hz以上频段受到的扰动幅度下降92%以上。

摘要：建立了矩形光瞳下适用于双巴比涅型消偏器的消偏理论及数值计算模型,弥补了当前设计理论仅适用于圆形光瞳的不足。设计了一种适用于矩形光束口径且高度可靠的双巴比涅型消偏器。在确定最佳结构参数的基础上,分析了晶体折射率和中心厚度差的误差要求。结果表明,退偏器出射光的最大残余偏振度小于2%,四像最大间距约为27μm,满足偏振灵敏度及像质要求。

摘要：针对高空间分辨率、高光谱分辨率和大幅宽成像的遥感应用需求,提出了高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪技术方案,分析确定了成像光谱仪光学系统指标,设计了空间成像光学系统和光谱成像光学系统。空间成像光学系统采用自由曲面离轴三反设计方案,实现了大视场、大相对孔径像方远心设计,系统相对畸变小于0.02%;光谱成像光学系统的狭缝长度超过90mm,采用新型离轴透镜补偿型Offner设计方案,实现了长狭缝高保真光谱成像设计,谱线弯曲和色畸变均小于1/10像元尺寸。设计结果表明,高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪光学系统简单紧凑,成像品质接近系统衍射极限,满足星载高光谱对地成像的数据应用要求。

摘要：文中就中分辨率成像光谱仪的焦平面设计进行了分析,根据中分辨率成像光谱仪的谱段配置、微型组合滤光片研制难度、辐照分辨率、空间分辨率等具体情况,提出了详细的焦平面设想:在可见光波段焦平面(VIS FPA)采用镶嵌蓝光增强PIN二极管列阵,近红外焦平面(NIR FPA)采用红外增强PIN二极管列阵,读出采用CMOS多路读出及源跟随器输出结构,以相关双取样电路消除背景噪声、复位噪声和热噪声,每列探测器对应一路前置放大器;短波红外焦平面(SWIR FPA),探测器采用光伏HgCdTe器件,采用直接注入多路读出电路;长波红外焦平面(LWIR FPA),探测器采用光导HgCdTe器件,读出电路为与光敏元一一对应的前置放大器,主放大器,然后以模拟开关变为串行输出,文中还就各FPA的信噪比、量子效率、串音等进行了分析,提出了各焦平面的最佳工作温度、响应率和一致性等要求。

摘要：为提高星载成像光谱仪光谱数据保真度,抑制地面场景不均匀性造成的光谱失真,文章设计一种狭缝均质器型成像光谱仪光学系统,包括特定像散的前置望远系统、狭缝均质器和分光系统。通过狭缝均质器的引入,将实现匀化星载成像光谱仪中沿轨方向的景物光线,提高狭缝宽度方向照明均匀性,抑制光谱响应函数失真。设计结果显示:成像光谱仪通过四倍过采样采集光谱信息,弧矢方向MTF接近衍射极限;仿真成像光谱仪探测沿轨方向非均匀目标,其光谱响应函数失真值从传统成像光谱仪的42.8%降低至9.1%。该光学系统可有效抑制因观测场景不均匀造成的光谱失真现象,有利于成像光谱仪高保真的实现。

摘要：文章运用现代小卫星、微小卫星的研制思路,对适用于现代小卫星的光学遥感器的研制进行讨论,提出了现代小卫星光学遥感器集成化、功能化、模块化、标准化的一体化设计思想,并就一体化设计中光学系统、扫描方式、多功能结构、探测器选择、综合信息处理单元等部分的设计提出了解决方法。

摘要：在分析国内某卫星某载荷所用的长波长线阵多谱段红外探测器的冷量需求、降温时间、温度稳定性、可靠性及卫星可提供的功率、热控资源的基础上,确定了通过降低制冷机热端和压缩机温度以减少输入功率的开环控制设计方法;并对组件进行热平衡试验,试验数据表明,该方案功率需求较低、可靠性较高,是一种较好的制冷设计方案。