一种光谱仪光学系统的装调方法及光学系统

技术特征：
1.一种成像光谱仪光学系统的装调方法，其特征在于，所述成像光谱仪光学系统包括框架本体、前置离轴三反光路单元、透镜光路单元、扫描光路单元、光谱成像单元以及第一基准立方体，所述前置离轴三反光路单元、透镜光路单元、扫描光路单元、光谱成像单元沿光束传播方向依次设置在所述框架本体上；所述方法包括以下步骤：在所述框架本体上设置第一基准立方体，所述第一基准立方体具有三个垂直的面，所述三个垂直的面的法线分别与所述光学系统的光轴、水平轴和竖直轴平行；对前置离轴三反光路单元进行装调，并以第一基准立方体为基准，在前置离轴三反光路单元的出光口设置第一折叠镜，使前置离轴三反光路单元的光轴偏转90
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；对透镜光路单元进行装调，所述透镜光路单元安装在框架本体上，前置离轴三反光路单元出射端；对扫描光路单元进行装调，在所述扫描光路单元出射端安装狭缝组件；对光谱成像单元进行装调，以使所述狭缝出射的光线能够在所述光谱成像单元上进行衍射，获得衍射后在预设波段范围内的光谱影像。2.根据权利要求1所述的成像光谱仪光学系统的装调方法，其特征在于，所述光谱成像单元沿光路方向依次设置第一像面装置、光栅装置、第二像面装置以及成像装置，所述光学系统还包括第二基准立方体，所述第二基准立方体设置在所述光栅装置上，所述第一像面装置包括第一视场，所述第一视场包括第一定位孔以及多个第二定位孔，所述第一定位孔设置在所述第一视场的正中心，所述第二定位孔分布在所述第一定位孔的周向上，所述第二像面装置包括第二视场，所述第二视场包括第三定位孔以及多个第四定位孔，所述第三定位孔设置在所述第二视场的正中心，所述第四定位孔分布在所述第三定位孔的周向上；所述方法还包括以下步骤：在所述光栅装置上设置有第二基准立方体，所述第二基准立方体具有三个相互垂直的面，所述第二基准立方体的三个相互垂直的面分别与所述光栅装置的三个相互垂直的面平行；采用六维调整架将所述光栅装置悬浮于所述框架本体对应的接口处，以所述第一基准立方体为基准调整所述光栅装置的姿态至理论设计姿态；调整所述光栅装置旋转至预设角度δθ；在所述第一像面装置的出射端设置球面标准镜，并使所述标准球面镜的焦点对准所述第一定位孔的圆心处；在所述第二像面装置的出射端设置干涉仪，并使所述干涉仪的焦点对准所述第三定位孔的圆心处；调节所述成像装置的姿态，以使得所述光束在所述成像装置上形成的光谱像质满足预定要求，而后拆除所述第一像面装置及所述球面标准镜。3.根据权利要求2所述的成像光谱仪光学系统的装调方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：将所述第一像面装置设置在第二折叠镜的安装位置，所述第二折叠镜的安装位置由以下步骤确定：以所述第一基准立方体为基准确定所述第二折叠镜在所述框架本体上的位置，以使所
述狭缝处出射的光束的光轴偏转90
°
。4.根据权利要求3所述的成像光谱仪光学系统的装调方法，其特征在于，所述光谱像质合格还包括：将所述第二折叠镜设置在所述第一像面装置拆除后的位置处。5.根据权利要求4所述的成像光谱仪光学系统的装调方法，其特征在于，所述光学系统还包括扫描光路单元，所述扫描光路单元设置在所述透镜光路单元与所述光谱成像单元之间，所述方法还包括以下步骤：对扫描光路单元进行装调，以使所述扫描光路单元的入射光线与所述扫描光路单元的出射光线平行。6.根据权利要求5所述的成像光谱仪光学系统的装调方法，其特征在于，所述扫描光路单元包括多个小平面镜，所述小平面镜包括第一镜片、第二镜片、第三镜片以及第四镜片，所述第一镜片与所述第二镜片平行设置，所述第一镜片与所述第四镜片垂直，所述第二镜片与所述第三镜片垂直，所述第三镜片与所述第四镜片平行设置，所述方法还包括以下步骤：调整所述扫描光路单元姿态使所述第一镜片与所述第一基准立方体水平方向呈45
°
将设置在所述第二像面工装的出射端的干涉仪焦点对准所述第三定位孔的圆心处；调整所述扫描光路单元所述第一镜片和所述第二镜片之间的间隔以及所述扫描光路单元的整体姿态，使得光学系统所有光路单元的光路满足预设轨迹；在所述第三定位孔的正中心端面处的像质满足预定要求后，进行其余第四定位孔的像质检测。7.根据权利要求6所述的成像光谱仪光学系统的装调方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述多个第二视场定位孔像质满足预定要求后，将光栅装置旋转-δθ角度恢复至理论设计姿态。8.根据权利要求7所述的光谱仪光学系统的装调方法，其特征在于，所述光学系统还包括狭缝组件，所述成像装置包括光谱像面探测器；所述方法还包括以下步骤：将所述狭缝组件的狭缝设置在所述扫描光路单元的出射端；采用预设波段的激光光源检测所述光谱像面探测器接收到的狭缝像亮度和谱线半宽；调整所述狭缝组件位置使得光谱像面探测器获得的狭缝像亮度最大，谱线半宽达到预设数值。9.一种光谱仪光学系统，其特征在于，适用于上述权利要求1-8任一项所述装调方法，所述光谱仪光学系统包括框架本体、前置离轴三反光路单元、透镜光路单元、扫描光路单元、光谱成像单元以及第一基准立方体，所述前置离轴三反光路单元、透镜光路单元、扫描光路单元、光谱成像单元沿光束传播方向依次设置在所述框架本体上，所述第一基准立方体设置在所述框架本体上。10.根据权利要求9所述的光谱仪光学系统，其特征在于，所述光谱成像单元沿光路方向依次设置第一像面装置、光栅装置、第二像面装置以及成像装置，所述光学系统还包括第二基准立方体，所述第二基准立方体设置在所述光栅装置上，所述第一像面装置包括第一
视场，所述第一视场包括第一定位孔以及多个第二定位孔，所述第一定位孔设置在所述第一视场的正中心，所述第二定位孔分布在所述第一定位孔的周向上，所述第二像面装置包括第二视场，所述第二视场包括第三定位孔以及多个第四定位孔，所述第三定位孔设置在所述第二视场的正中心，所述第四定位孔分布在所述第三定位孔的周向上。

技术总结
本发明涉及一种成像光谱仪光学系统的装调方法及光学系统，本发明提供一种成像光谱仪光学系统的装调方法，成像光谱仪光学系统包括框架本体、前置离轴三反光路单元、透镜光路单元、扫描光路单元、光谱成像单元以及第一基准立方体，前置离轴三反光路单元、透镜光路单元、扫描光路单元、光谱成像单元沿光束传播方向依次设置在框架本体上；简化了具有众多光学元件、空间关系极为复杂的成像光谱仪光学系统的装调过程，具有原理和方法简单，精度高等优点，特别适用于结构紧凑、轻小型化的星载成像光谱仪器的研制。仪器的研制。仪器的研制。


技术研发人员：梅贵 韩诚山 刘强 王书新 杨亮 胡庆龙 陈哲 苗健宇
受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/5/14