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557.7 nm波段星载探测风场的多普勒非对称差分干涉仪杂散光分析与抑制

刘子维 江伦 贺欣桐 王若晴

刘子维, 江伦, 贺欣桐, 王若晴. 557.7 nm波段星载探测风场的多普勒非对称差分干涉仪杂散光分析与抑制[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2025-0060
引用本文: 刘子维, 江伦, 贺欣桐, 王若晴. 557.7 nm波段星载探测风场的多普勒非对称差分干涉仪杂散光分析与抑制[J]. 中国光学(中英文). doi: 10.37188/CO.2025-0060
LIU Zi-wei, JIANG Lun, HE Xin-tong, WANG Ruo-qing. Analysis and suppression of stray light in the 557.7 nm band spaceborne doppler asymmetric spatial heterodyne interferometer for wind field detection[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2025-0060
Citation: LIU Zi-wei, JIANG Lun, HE Xin-tong, WANG Ruo-qing. Analysis and suppression of stray light in the 557.7 nm band spaceborne doppler asymmetric spatial heterodyne interferometer for wind field detection[J]. Chinese Optics. doi: 10.37188/CO.2025-0060

557.7 nm波段星载探测风场的多普勒非对称差分干涉仪杂散光分析与抑制

cstr: 32171.14.CO.2025-0060
基金项目: 吉林省科技发展计划项目(No. 20230201006GX)
详细信息
    作者简介:

    刘子维(1999—),男,吉林吉林人,硕士研究生,主要杂散光分析与抑制方面的研究。E-mail:565275743@qq.com

    江 伦(1984—),男,湖北黄冈人,博士,研究员,博士生导师,2012年于中国科学院大学获得博士学位, 主要从事光学系统设计、光电仪器总体设计方面的研究。E-mail:jlciomp@163.com

    贺欣桐(1998—),女,吉林辽源人,硕士研究生,就读于长春理工大学,主要从事空间光学技术方面的研究。 E-mail:953672382@qq.com

    王若晴(1999—),女,湖北荆州人,硕士研究生,就读于长春理工大学,主要从事成像光谱仪方面的研究。 E-mail:wrq202299@163.com

  • 中图分类号: TH744

Analysis and suppression of stray light in the 557.7 nm band spaceborne doppler asymmetric spatial heterodyne interferometer for wind field detection

Funds: Supported by Science and Technology Development Plan Project of Jilin Province (No. 20230201006GX)
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  • 摘要:

    由于大气背景辐射对多普勒非对称差分(DASH)干涉仪风场探测成像质量产生影响,本文对其进行研究并设计杂散光抑制结构。基于轨道参数和观测几何,分析不同高度下大气背景辐射对系统信噪比(SNR)影响。随后,结合系统参数和信噪比变化规律设计遮光罩,并通过点源透过率(PST)评估抑制效果。结果表明,随着高度降低,大气背景辐射逐渐增强,从而导致信噪比逐渐下降。从PST曲线可知,系统视场内PST保持稳定,遮光罩未影响对目标光线的探测;视场外PST随离轴角增加而降低,在杂散光抑制角1.07°附近降至10−8以下,所提抑制设计满足系统对大气背景辐射的抑制要求。

     

  • 图 1  星载DASH干涉仪临边观测几何原理图

    Figure 1.  Geometric principle diagram of limb viewing for satellite-based DASH interferometer

    图 2  观测切线高度与仪器俯仰角关系

    Figure 2.  Relationship between observed tangent height and detector elevation angle

    图 3  校正前后观测切线高度与仪器俯仰角关系

    Figure 3.  Comparison of tangent height and detector elevation angle before and after calibration

    图 4  轨道仿真流程图

    Figure 4.  Orbital simulation flowchart

    图 5  DASH干涉仪光学系统图

    Figure 5.  DASH interferometer optical system diagram

    图 6  大气背景辐射强度

    Figure 6.  Atmospheric background radiation intensity

    图 7  DASH干涉仪系统信噪比

    Figure 7.  SNR of the DASH interferometer system

    图 8  不同切线高度大气背景辐射影响下的系统信噪比

    Figure 8.  System SNR under the influence of atmospheric background radiation at different tangent heights

    图 9  遮光罩设计原理图

    Figure 9.  Diagram of baffle design principles

    图 10  挡光环对杂光抑制影响图

    Figure 10.  Diagram of the effect of vanes on stray light suppression

    图 11  挡光环设计原理

    Figure 11.  Design principles of the vanes

    图 12  遮光罩设计剖面图

    Figure 12.  Sectional view diagram of the baffle

    图 13  对数坐标下的PST曲线图

    Figure 13.  PST curve with logarithmic scale on the vertical axis

    图 14  原遮光罩80%长度下的点源透过率曲线

    Figure 14.  PST curve at 80% length of the original baffle

    图 15  原遮光罩60%长度下的点源透过率曲线

    Figure 15.  PST curve at 60% length of the original baffle

    图 16  不同长度遮光罩条件下的PST对比

    Figure 16.  Comparison of PST under different baffle lengths

    表  1  轨道参数

    Table  1.   Orbital parameters

    参数数值
    轨道高度/km500.0
    偏心率0.0010489
    升交点赤经/(°)242.086
    近地点幅角/(°)187.310
    观测目标波长/nm557.7
    观测范围/km80.0~110.0
    下载: 导出CSV

    表  2  观测线60 km轨道参数

    Table  2.   Orbital parameters of the 60 km observation

    时间 观测点经度 观测点纬度 目标点经度 目标点纬度
    06:38 295.996 71.470 280.831 67.889
    06:40 271.592 72.149 261.391 66.883
    06:42 249.234 69.815 245.056 63.681
    06:44 233.076 65.304 232.825 58.95
    06:46 222.216 59.562 223.939 53.271
    06:48 214.748 53.153 217.391 47.01
    06:50 209.354 46.363 212.42 40.383
    06:52 205.263 39.338 208.528 33.512
    06:54 202.026 32.158 205.395 26.473
    06:56 199.375 24.871 202.816 19.315
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    表  3  测风仪系统参数

    Table  3.   Parameters of the wind measurement system

    参数 数值
    视场/(°) 0.72
    系统透过率 0.12
    光学系统F数 8.38
    探测器规格 1024×1024@13 μm
    探测器量子效率/% 90
    制冷温度/(°C) −40
    探测器暗电流/(e/pixel/s) 0.0004
    积分时间/(s) 120
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    表  4  模型参数设置

    Table  4.   Property setting in the mode unit:%

    表面类型透过率吸收率反射率BRDF
    透镜表面97.8800.1001.9000.120
    反射镜表面02.00097.8800.120
    机械结构表面090.0000.0019.999
    分束镜表面47.44547.440.12
    下载: 导出CSV
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  • 网络出版日期:  2025-07-04

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