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第卷第期应用光学..
年月.
文章编号:———
宽谱段近红外星敏感器光学系统的设计
赵坤,车驰骋
.华中光电技术研究所,武汉光电国家实验室,湖北武汉
摘要:近红外波段测星已成为星敏感器的重点发展方向之一,针对近红外星敏感器使用波段
宽的特点,依据消二级光谱理论中可行的两种消二级光谱方法,采用选取相对部分色散系数相
同或接近、色散系数相差较大的玻璃组合的方法对近红外星敏感器光学系统进行设计。设计了
一组工作波长为~,数为.,焦距为的光学镜头,该镜头在宽光谱
范围内实现了二级光谱的校正,在空间频率等于/ 时各视场均大于.,使系统
具有良好的像质,能够满足近红外波段的测星要求。
关键词:光学设计;近红外星敏感器;宽谱段;二级光谱
中图分类号:; 文献标志码: :./.

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引言发展方向之一】。
星敏感器主要用于恒星定位和确定运载体的为使近红外波段工作的星敏感器对弱亮度恒
姿态,其观测目标是天空中的恒星。对于水面舰星具有较高的探测能力,其光学系统要求具有较
艇和飞机导航等应用而言,对白天测星能力提出宽的工作谱段、大的通光口径。同时星敏感器光
了相当高的要求。研究发现在近红外波段测星概学系统在工作时需保证恒星在上的成像位置
率比可见光波段大约高一个数量级,而且在近红有一定的精度,因此像差校正时,需考虑在宽谱段
外波段大气具有更高的传输率、低的散射效应和范围内工作时光学系统需要具有良好的色差特
大气衰减。随着近红外探测器性能的提高,大大性,以减小不同波段色差造成的光斑质心计算误
提高了星敏感器的白天测星能力,目前近红外波差。本文针对某近红外星敏感器需求,分析了宽
段测星已成为地面和机载高性能星敏感器的重点谱段条件下近红外波段光学系统的二级光谱,设
收稿日期:—; 修回日期:——
作者简介:赵坤一,男,湖北荆门人,研究员,主要从事光电成像系统和导航系统的研究工作。
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· · 应用光学, 赵坤,等:宽谱段近红外星敏感器光学系统的设计
计了具有宽谱段、大孔径的近红外星敏感器光学玻璃材料选择
系统,可以满足星敏感器的探测能力要求。根据上述消二级光谱理论中的公式和公
式,为了同时校正色差与二级光谱,一种方法
近红外星敏感器光学系统的设计是选择种玻璃,它们在部分色散系数与的
要求分布图上所围的三角形具有尽可能大的面积。实
某近红外星敏感器光学系统的主要技术指标际上是其中的种玻璃组合成一种新的虚拟玻璃,
如表所示。它与第种玻璃具有相同或接近的部分色散系数,
表光学系统的技术指标一览表而同时又有一定的阿贝数之差。用该方法时,还
需要通过合适的光焦度分配才能达到同时校正位
项目参数要求置色差与二级光谱的目的,因此给光学系统的像
系统焦距差自动校正带来较大的困难。
人瞳直径。
另一种做法是选用相对部分色散相同或接
光谱范围~
近、色散系数相差比较大的玻璃组合,其优点是
系统透过率≥
可以使系统的二级光谱校正与光焦度分配无关,解
能量集中度嚣饕除了光学系统自