CO2探测仪光学系统设计

摘要：

设计并架构了CO2探测仪的光学系统.通过对比国外典型大气温室气体探测仪采用的光学系统,总结了光栅与傅里叶变换两种分光方法的优缺点,确定设计的CO2探测仪采用大面积光栅色散光谱仪系统,该光学系统包括前置光学系统和三通道光栅光谱仪系统两部分.前置光学系统由无焦双离轴抛物面系统、2个分束器和3个聚焦透镜组组成,采用了多种消杂光措施,有效抑制了杂散光.光栅光谱仪的3个通道采用相同的结构,工作在相同的偏离角下;根据光栅方程推导了固定偏离角下光栅参数的计算方程,确定了3个通道的光栅参数；透镜采用低膨胀熔石英材料;大面积光栅工作在大入射角、大衍射角状态,工作波段内的光栅衍射效率可达90％以上.对光学系统的分析测试显示:通过在光谱仪系统放置0级光陷阱等消杂光措施,可将杂散光控制在10-5以下,空间方向的MTF大于0.9,光谱分辨率达到0.035 nm(@760 nm),实现了20点同步观测.由于相对孔径较大(F1.8),提高了集光能力.结果表明,设计的光学系统满足温室气体探测的技术指标要求.

关键词：温室气体探测、CO2探测仪、大面积光栅、光谱仪、光学设计

所属期刊栏目：20

分类号：TH703;X851(仪器、仪表)

资助基金：国家863高技术研究发展计划资助项目2011AA12A102

在线出版日期：2013-01-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2645-2653