近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所光學(xué)工程中心研究員于磊團(tuán)隊(duì)在水色觀測(cè)成像光譜儀研制方面取得進(jìn)展。相關(guān)研究成果分別以《針對(duì)紫外-可見(jiàn)光-近紅外波段的沿海岸淺水區(qū)域空中遙感成像光譜儀研究》《應(yīng)用于水色觀測(cè)的改進(jìn)型Dyson光譜儀的光學(xué)設(shè)計(jì)及性能評(píng)估》為題，發(fā)表在Optics Express與Applied Optics上。

海洋水色觀測(cè)的主要難點(diǎn)在于，海洋表面的太陽(yáng)輻射被大氣減弱后，約占總輻射的30%，且只有可見(jiàn)光才能傳輸?shù)剿w，因而整體信號(hào)強(qiáng)度較弱。此外，水體在每個(gè)波長(zhǎng)下呈現(xiàn)出不同速率的深度指數(shù)衰減信號(hào)。因此，水色觀測(cè)需要寬光譜、高信噪比和高光譜和空間分辨率的成像光譜儀。

同心系統(tǒng)光譜儀可較好地應(yīng)用于寬光譜的水色成像，其中Dyson結(jié)構(gòu)相比Offner結(jié)構(gòu)具備更好的成像質(zhì)量、更高的集光能力和更為緊湊的體積。而在傳統(tǒng)的Dyson結(jié)構(gòu)中，狹縫和探測(cè)器距離較近，存在工程上難以實(shí)現(xiàn)的加工與裝配問(wèn)題。該研究給予狹縫一個(gè)軸向的偏心距離，重新推導(dǎo)了新型Dyson準(zhǔn)同心結(jié)構(gòu)，保持高成像質(zhì)量的同時(shí)保證了成像面與系統(tǒng)光軸的合理距離，以及狹縫與探測(cè)器的軸向合理距離。設(shè)計(jì)結(jié)果與最終樣機(jī)測(cè)試結(jié)果表明，改進(jìn)的Dyson光譜儀結(jié)構(gòu)具有頗高的光學(xué)性能與良好的工程適用性。

研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院科研儀器設(shè)備研制項(xiàng)目和中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)的資助。

改進(jìn)的Dyson光譜儀光學(xué)系統(tǒng)和樣機(jī)結(jié)構(gòu)

樣機(jī)圖像測(cè)試結(jié)果