[发明专利]一种星载多通道极光光谱成像装置

说明书

本发明公开了一种星载多通道极光光谱成像装置，包括光学镜筒、光学成像系统、阵列干涉滤光片、阵列探测器和信号处理模块，所述光学镜筒设置在光学成像系统的前方，所述阵列干涉滤光片设置在阵列探测器前方紧靠阵列探测器处；所述阵列探测器置于光学成像系统的焦面处；光学镜筒用于安装光学成像系统，还用于消除杂光；光学成像系统用于采集探测目标发出的信号，将其聚焦成像在阵列探测器上；阵列干涉滤光片被划分为不同区域，以透过不同波长的光，实现对极光辐射探测波段的选取；阵列探测器用于测量聚焦在阵列探测器上的极光辐射，并将它转变为电信号；信号处理模块用于读取和放大阵列探测器输出的电信号，并按要求排列成一定格式后输出。

技术领域

本发明涉及一种极光光度测量仪器，特别是涉及一种星载多通道极光光谱成像装置。

背景技术

极光是空间能量粒子与大气成分相互作用而产生的自然发光现象，极光强度和空间分布的测量对研究太阳风-磁层-中高层大气耦合有重要意义。

为进行不同极光发射线的测量，一般有以下几种常用的方法：一种是利用光栅或棱镜光谱仪，通过分光获得所需要的极光发射线。这种方法的优点是光谱分辨率较高，特别适用于研究极光的光谱特性；它的缺点是体积大、重量大，聚光能力差，且当用于测量波长相距较大的孤立极光发射线时效率低。另一种方式是利用干涉滤光片，它虽然具有较大的聚光能力，但由于每块干涉滤光片对应某一特定波长，要进行多个极光发射线的测量，通常有三种解决方法，一是采用多个独立的光度计，它们各自有独立的干涉滤光片、光学系统、探测器和电子学放大器；二是将多个干涉滤光片装置在一个滤光片轮上，通过转动滤光片轮改变透过干涉滤光片的波长。它虽然仅采用一套光学系统、探测器和电子学放大器，但增加了转动机构，降低了系统可靠性，且对不同目标只能分时探测。这两种方法的另一共同缺点，仍然是体积和重量较大。二是利用分色片和干涉滤光片相结合，分色片将大于(或小于)某一波长的入射光束反射，而将小于(或大于)某一波长的另一部分入射光束透射，然后经过干涉滤光片选出所需要的波长，这一方法的优点是仅需一套光学系统、且不需要转动部件，但对不同的探测波长仍需各自独立的探测器和电子学放大器。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决已有技术在卫星上对多个极光特征辐射等弱信号进行光谱测量时仪器体积、重量较大和需要转动部件等缺点，提供一种用于星载多通道干涉滤光片极光光谱成像装置。

为实现上述目的，本发明提出了一种星载多通道极光光谱成像装置，所述装置包括光学镜筒、光学成像系统、阵列干涉滤光片、阵列探测器和信号处理模块，所述光学镜筒设置在光学成像系统的前方，所述阵列干涉滤光片设置在阵列探测器前方紧靠阵列探测器处；所述阵列探测器置于光学成像系统的焦面处；

所述光学镜筒，用于安装光学成像系统，还用于消除杂光；

所述光学成像系统，用于采集探测目标发出的信号，将其聚焦成像在阵列探测器上；

所述阵列干涉滤光片被划分为不同区域，用于透过不同波长的光，实现对极光辐射探测波段的选取；

所述阵列探测器，用于测量聚焦在阵列探测器上的极光辐射，并将它转变为电信号；

所述信号处理模块，用于读取和放大阵列探测器输出的电信号，并按要求排列成一定格式后输出。

作为上述装置的一种改进，所述装置还包括：用于给整个装置供电的电源。

作为上述装置的一种改进，所述光学成像系统的参数由探测目标决定，探测目标能量弱，则设计成大相对孔径的光学系统，探测目标视场角大，则设计成长焦距系统，减小在阵列干涉滤光片表面的入射角。

作为上述装置的一种改进，所述光学成像系统的入射角φ为：

φ＝θ+α

其中，α为光学成像系统的视场角，θ为在平行光入射下，光学成像系统焦距和入瞳高度在干涉阵列滤光片表面对应角度：