[发明专利]原子鉴频的高空大气气辉风温成像仪

说明书

技术领域：

本发明涉及空间大气探测技术，可用于空间大气气辉探测。

背景技术：

在地球上空50～500千米之间高空大气的气辉是由太阳短波紫外光辐射激发大气中的分子原子所致，气辉的特性与太阳活动、地磁活动强度以及高层大气、电离层的状态密切相关。气辉的辐射特性是中间层、低热层和电离层物理化学过程信息的重要来源。气辉探测已成为分析太阳活动-磁层-电离层-热层-中高层大气能量传输和转换、监测地球高层大气和电离层参量的重要手段，对航天活动和空间环境预报有重要意义。

气辉在可见和近红外谱段，以原子氧558nm、钠589nm、OH720-895nm和氧气860nm为最强。由于气辉发光强度很弱，日光、月光对气辉的探测产生很大的干扰，甚至星光也会对气辉的探测产生影响，因此，需要很好的背景光抑制手段和高灵敏度探测手段才可以探测到。

目前采用的滤光措施为窄带干涉滤光片和法布里-波罗干涉仪(FPI)来抑制背景光的干扰。

Center for Atmospheric and Space Sciences，Utah StateUniversity研制了一种高空大气气辉成像仪，该成像仪主要由接收光学组件、滤光片、成像光学组件和光电探测CCD组成。选用了纳米级带宽的滤光片抑制背景光的干扰，因此，其探测还是受到大量背景光的干扰，使得信噪比难以提高；且该成像仪只能探测气辉的信号强度，不能探测发出气辉处大气的温度和风场。

文献A airglow observation by Fabry-Perot interferometer(Wuhan University Journal of Natural Sciences，1998，3(2)：175-180)提出一种采用Fabry-Perot interferometer(简称FPI)探测气辉温度的方法，该方法采用皮米级带宽的FPI抑制背景光，提高了探测信噪比，通过对接收信号的分析还可以获得发出气辉处大气的温度。但FPI易受温度、振动、视场等因素的影响，对工作环境要求高，并且FPI的透射率低，影响了探测灵敏度。

发明内容：

本发明的目的是：提供一种原子鉴频的高空大气气辉风温成像仪。该成像仪接收到的气辉光分配到中心带原子鉴频通道和左、右边带原子鉴频通道，分别获得气辉光谱的全谱、左边缘谱和右边缘谱的强度，可同时得到气辉的强度和发出气辉处大气的温度和风场分布。优点是探测功能多，信噪比高，波长稳定无漂移，鉴频精度高，探测误差小，工作稳定可靠。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

1、结构

原子鉴频的高空大气气辉风温成像仪由接收望远镜、滤光片、分光组件、中心带原子鉴频组件、左右边带原子鉴频组件、三个成像透镜和三个成像CCD组成；

接收望远镜、滤光片与分光组件的第四偏振棱镜依次同轴排列，分光组件由第四偏振棱镜、分光片和反射镜组成，在第四偏振棱镜的透射光方向依次排列分光片反射镜，分光片和反射镜均与第四偏振棱镜的透射光方向呈45度角，

左边带原子鉴频组件、第一成像透镜和第一CCD依次同轴排列，第一CCD位于第一成像透镜的像平面，构成左边带鉴频通道，左边带鉴频通道沿第四偏振棱镜的折射光方向放置，左边带原子鉴频组件的一端朝向第四偏振棱镜；

右边带原子鉴频组件、第二成像透镜和第二CCD依次同轴排列，第二CCD位于第二成像透镜的像平面，构成右边带鉴频通道，右边带鉴频通道沿分光片的反射光方向放置，右边带原子鉴频组件的一端朝向分光片；

中心带原子鉴频组件、第三成像透镜和第三CCD依次同轴排列，第三CCD位于第三成像透镜的像平面，构成中心带鉴频通道；中心带鉴频通道沿反射镜的反射光方向放置，中心带原子鉴频组件的一端朝向反射镜；