[发明专利]一种用于紫外高光谱相机的焦面分光方法

说明书

本发明属于星载紫外高光谱相机技术领域，具体地说，涉及一种用于紫外高光谱相机的焦面分光方法，该方法基于紫外高光谱相机实现，该方法包括：具有紫外波段的入射光线入射至扫描镜(1)，经扫描镜(1)反射至望远镜(2)，经望远镜(2)反射至光谱反射镜(3)，再经光谱反射镜(3)反射至反射光栅，在反射光栅处进行分光，形成80‑140nm波段的光线和160‑180nm波段的光线；80‑140nm波段的光线沿着光线传输路径反射至紫外探测器的像面上，进行成像，形成80‑140nm波段焦面；同时，160‑180nm波段的光线，在其光线传输路径上通过光学透镜组(6)反射至紫外探测器的像面上，进行成像，形成160‑180nm波段焦面；80‑140nm波段焦面和160‑180nm波段焦面不在同一焦面位置。

技术领域

本发明属于星载紫外高光谱相机技术领域，具体地说，涉及一种用于紫外高光谱相机的焦面分光方法。

背景技术

气辉、极光是空间光学辐射背景中一种重要的自然发光现象，在电离层高度，对O气辉、N₂气辉进行探测，反演可获得电离层电子密度、热层O/N₂等信息，从而对电离层及其扰动情况进行监测和预报。电离层是空间天气中的一个重要区域，也是人类空间活动最重要的区域之一，其时空变化对卫星导航定位、地空无线电通信等系统电波信号传播有着重要影响，对其状态和变化的监测预警是空间天气业务中的重要组成部分。

利用星载紫外高光谱相机对紫外波段气辉辐射进行探测，是研究电离层的理想探测手段。20世界70年代，国际上就开始在卫星上开展真空紫外电离层探测，并且一直持续至今。国外具有代表性的星载紫外光谱相机包括：美国2001年发射的太阳同步轨道卫星TIMED上装载的GUVI(Global UltraViolet Imager)、2017年美国UC Birkeley牵头研制的电离层联合探测计划ICON和2018年美国LASP研制的全球尺度临边天底观测仪GOLD。

利用紫外波段进行气辉探测分为两个主要波段：一个是60～100nm波段，用于测量83.4nm处氧的离子浓度；另一个是120～180nm波段，用于测量121.6nm处的氢线、130.4和135.6nm的氧原子线、160-180nm的氮分子LBH带。

由于用于接收相机光学信号的探测器，无法覆盖60～180nm的宽波段，故单个光学通道无法实现所有波段的探测。用传统的方法在光路中进行分光设计，但是，不仅会增加相机的体积与重量，分光后能量的损失也不利于气辉这样的弱目标探测。另外，研制两台相机分别探测两个波段，不仅消耗更多的资源，也无法做到同时、同视场获得目标的功能。

发明内容

为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种用于紫外高光谱相机的焦面分光方法，该方法基于紫外高光谱相机实现，该紫外高光谱相机包括：扫描镜、望远镜、光谱反射镜、反射光栅和光学透镜组；

扫描镜与望远镜呈对角式交错设置，望远镜位于扫描镜的斜下方；望远镜与光谱反射镜呈对角式交错设置，光谱反射镜位于望远镜的斜下方；扫描镜、光谱反射镜和光学透镜组均位于同侧，而望远镜位于相对侧；

该方法包括：

具有紫外波段的入射光线入射至扫描镜，经扫描镜反射至望远镜，经望远镜反射至光谱反射镜，再经光谱反射镜反射至反射光栅，在反射光栅处进行分光，形成80-140nm波段的光线和160-180nm波段的光线；

80-140nm波段的光线沿着光线传输路径反射至紫外探测器的像面上，进行成像，形成80-140nm波段焦面；

同时，160-180nm波段的光线，在其光线传输路径上通过光学透镜组6折射至紫外探测器的像面上，进行成像，形成160-180nm波段焦面；

80-140nm波段焦面和160-180nm波段焦面不在同一焦面位置。

作为上述技术方案的改进之一，所述方法还包括：