快照式高光谱偏振变焦成像光学系统设计
摘要
针对传统快照式光谱偏振成像系统难以兼具高偏振成像分辨率与高光谱分辨率的问题，提出基于空间维编码的两挡快速变焦快照式光谱偏振一体化成像方案。建立反远距型变焦物镜光焦度分配模型，设计出反远距系数为2.5的超长后截距变焦物镜，以解决光路遮挡难题；提出编码、偏振与色散等器件多参量联合优化方法，以提升系统光谱分辨率及像元匹配精度。设计出400~650 nm波段36 mm/109 mm两挡变焦高光谱偏振成像光学系统。设计结果表明，全焦段全视场全波段下调制传递函数（MTF）在144 lp/mm奈奎斯特频率处均大于0.205，光谱分辨率优于1.06 nm，空间分辨率在0.192 mrad和0.064 mrad之间可调，满足成像要求。通过搭建原理验证系统，标定偏振度精度、光谱偏振成像分辨率和光谱重构精度，开展动态目标成像实验，通过单次曝光获取目标行驶速度为10 m/s的高光谱偏振图像，与传统的强度图像相比，目标对比度提升50.36%以上，这验证了所提方案的可行性。本研究为未来机载高光谱偏振成像系统的设计与应用提供了理论支撑。
引用本文（GB/T 7714）
史浩东 Shi Haodong, 范瑞晗 Fan Ruihan, 王稼禹 Wang Jiayu, 等. 快照式高光谱偏振变焦成像光学系统设计[J]. Acta Optica Sinica, 2025.
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