臨近空間風溫遙感技術(shù)是研究大氣動力學、熱力學特性的重要手段,也是提高空間天氣數(shù)值預報準確性的必要途徑。針對臨近空間大氣風溫遙感探測需求,通過分析臨近空間風場和溫度的探測原理和方法,并比較現(xiàn)有星載被動風溫探測方式,提出了一種基于視場展寬邁克爾遜干涉儀的近紅外星載風溫成像干涉儀,其工作波長為O₂分子在1.27μm的譜線,探測范圍覆蓋整個臨近空間。論述了系統(tǒng)工作原理和設(shè)計過程,其中,重點闡述了兼具視場展寬、色差矯正、溫度補償功能的Michelson干涉儀和用于對O₂分子譜線鑒頻的F-P干涉儀的設(shè)計,并進行了模擬仿真實驗。仿真結(jié)果表明風速測量誤差為18.98%,可滿足臨近空間大氣風場和溫度場探測要求。 

【文章來源】：光學與光電技術(shù). 2020,18(06)

【文章頁數(shù)】：11 頁

【部分圖文】：

近紅外星載風溫成像邁克爾遜干涉儀原理結(jié)構(gòu)

如圖2所示，兩個正交的指向望遠鏡對臨近空間分時成像，從而實現(xiàn)二維風場和溫度場的觀測。Michelson干涉儀則對光信號進行相位調(diào)制，產(chǎn)生干涉條紋。根據(jù)干涉條紋的變化計算譜線的頻移和展寬反演出臨近空間風溫信息。為了獲取相位連續(xù)變化的干涉條紋，采用“四步法”[14-16]：改變干涉臂后空氣間隙厚度，在基準光程差附近產(chǎn)生0、λ4、λ2和3λ2光程差，形成連續(xù)相位差為π4的干涉圖像。由于譜線最小波長間隔僅為0.2 nm，采用F-P作為鑒頻手段。F-P視場角較小，所以需經(jīng)望遠鏡2擴束準直。光束經(jīng)過濾光片和F-P后，被二向色分光片分成強輻射和弱吸收兩個通道，分別經(jīng)成像系統(tǒng)成像。系統(tǒng)指標如表2所示。

考慮實際使用環(huán)境，Michelson干涉儀應(yīng)滿足視場展寬、消色差和消熱差。合理設(shè)置干涉臂的玻璃材料和長度，可以實現(xiàn)視場展寬[18]。多邊形分光棱鏡減小光束在分光面處的入射角度，降低光能損耗[19]。邁克爾遜干涉儀結(jié)構(gòu)如圖3所示。Michelson光程差：

【參考文獻】：
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本文編號：3576773