[发明专利]棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统

权利要求书

1.棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统，其特征在于，该光谱成像系统包括入射狭缝（1）、第一准直镜（2）、色散棱镜（3）、聚焦反射镜（4）、分色片（5）、平面折转镜（6）、第一折转棱镜（7）、第二准直镜（8）、第一平面光栅（9）、第一聚焦透镜组（10），第一探测器焦平面（11）、第二折转棱镜（12）、第三准直镜（13）、第二平面光栅（14）、第二聚焦透镜组（15）和第二探测器焦平面（16）；

所述入射狭缝（1）和色散棱镜（3）的入射面a均位于第一准直镜（2）的焦平面上，所述分色片（5）同时位于聚焦反射镜（4）的焦平面和第二准直镜（8）的焦平面上；

从入射狭缝（1）出射的宽波段光束依次经第一准直镜（2）准直、色散棱镜（3）预色散后由聚焦反射镜（4）分波长聚焦至分色片（5）上，分色片（5）对短波长光束c进行透射形成透射光束，对长波长光束d进行反射形成反射光束，透射光束依次经平面折转镜（6）折转、第一折转棱镜（7）折转、第二准直镜（8）准直、第一平面光栅（9）二次色散后由第一聚焦透镜组（10）分波长聚焦成像在第一探测器焦平面（11）上；反射光束依次经第二折转棱镜（12）折叠、第三准直镜（13）准直、第二平面光栅（14）二次色散后由第二聚焦透镜组（15）分波长聚焦成像至第二探测器焦平面（16）上。

2.根据权利要求1所述的棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统，其特征在于，所述色散棱镜（3）的顶角α满足：33°≤α≤37°。

3.根据权利要求1所述的棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统，其特征在于，所述第一准直镜（2）和聚焦反射镜（4）均为离轴抛物面镜，第一准直镜（2）的曲率半径R₁与聚焦反射镜（4）的曲率半径R₂之间的关系满足：1.5R₂≤R₁≤1.7R₂。

4.根据权利要求1所述的棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统，其特征在于，所述平面折转镜（6）、第一折转棱镜（7）、第二准直镜（8）、第一平面光栅（9）、第一聚焦透镜组（10）和第一探测器焦平面（11）组成通道一，通道一的波段范围为250～510nm；所述第二折转镜棱镜（12）、第三准直镜（13）、第二平面光栅（14）、第二聚焦透镜（15）和第二焦平面探测器（16）组成通道二，通道二的波段范围为500～750nm。

5.根据权利要求1所述的棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统，其特征在于，所述第一折转棱镜（7）的第一工作面e为透射面，第二工作面f为全反射面，第三工作面g为内反射面，第四工作面h为透射面，第二工作面e和第四工作面h位于同一平面上，第一折转棱镜（7）的顶角β满足：25°≤β≤35°。

6.根据权利要求1所述的棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统，其特征在于，所述第二折转棱镜（12）的第一工作面i为透射面，第二工作面j为内反射面，第三工作面k为全反射面，第四工作面l为透射面，第一工作面i和第三工作面k位于同一平面上，第二折转棱镜（12）的顶角γ满足：20°≤γ≤30°。

7.根据权利要求1所述的棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统，其特征在于，所述第二准直镜（8）和第三准直镜（13）均为球面反射镜。

8.根据权利要求1所述的棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统，其特征在于，所述第一平面光栅（9）和第二平面光栅（14）均为闪耀光栅，第一平面光栅（9）的闪耀波长为250～510nm；第二平面光栅（14）的闪耀波长为500～750nm。

9.根据权利要求1所述的棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统，其特征在于，所述第一聚焦透镜组（10）由2～6片球面透镜组成；所述第二聚焦透镜组（15）由2～5片球面透镜组成。

10.根据权利要求1所述的棱镜和光栅级联色散双通道高分辨率光谱成像系统，其特征在于，所述短波长光束c入射到所述分色片（5）的透射区域，所述长波长光束d入射到所述分色片（5）的反射区域，所述分色片（5）的中间区域为短波长光束c和长波长光束d的交叠区域。