(46-1) 07 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Моделирование работы космического гиперспектрометра, основанного на схеме Оффнера, в приближении волновой оптики
А.А. Расторгуев 1, С.И. Харитонов 2,3, Н.Л. Казанский 2,3

1 Акционерное общество «Ракетно-космический центр «Прогресс», Самара, Россия;

2 ИСОИ РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН,
443001, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 151;

3 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва,
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34

 PDF, 1068 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1034

Страницы: 56-64.

Аннотация:
В приближении скалярной теории дифракции разработан метод расчёта функции рассеяния точки гиперспектрометра по схеме Оффнера с дифракционной решёткой. Метод последовательно учитывает ограничения и дифракцию светового пучка на элементах системы гиперспектрометра в соответствии с физикой формирования изображения. В работе рассматривается моделирование функции рассеяния точки гиперспектрометра при различных параметрах пучка и длинах волн. Результаты моделирования проверены с использованием аналитических соотношений, геометрооптического расчёта, а также сравнения с работами других исследователей.

Ключевые слова:
схема Оффнера, дифракционная решётка, волновая оптика, интеграл Кирхгофа, гиперспектрометр изображающий, спектрометр.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования в рамках выполнения работ по Государственному заданию ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН в части создания математического аппарата, используемого при моделировании работы гиперспектрометра в рамках скалярной волновой теории, и Российского научного фонда (проект № 20-69-47110) в части моделирования работы гиперспектрометра в рамках скалярной волновой теории и проверки результатов расчёта.

Цитирование:
Расторгуев, А.А. Моделирование работы космического гиперспектрометра, основанного на схеме Оффнера, в приближении волновой оптики / А.А. Расторгуев, С.И. Харитонов, Н.Л. Казанский // Компьютерная оптика. – 2022. – Т. 46, № 1. – С. 56-64. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1034.

Citation:
Rastorguev AA, Kharitonov SI, Kazanskiy NL. Numerical simulation of the performance of a spaceborne Offner imaging hyperspectrometer in the wave optics approximation. Computer Optics 2022; 46(1): 56-64. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1034.

References:
  1. Offner A. New concepts in projection mask aligners. Opt Eng 1975; 14(2): 130-132.
  2. Chrisp MP. Convex diffraction grating imaging spectrometer. U.S. Patent 5,880,834; 1999.
  3. Davis C, Bowles J, Leathers R, Korwan D, Downes TV, Snyder W, Rhea W, Chen W, Fisher J, Bissett P, Reisse RA. Ocean PHILLS hyperspectral imager: design, characterization, and calibration. Opt Express 2002; 10(4): 210-221.
  4. Mouroulis P, Sellar RG, Wilson DW, Shea JJ, Green RO. Optical design of a compact imaging spectrometer for planetary mineralogy. Opt Eng 2007: 46(6): 063001.
  5. Haring RE, Vanstone GC, Nguyen F, Rodil CA. Optomechanical Design of the incubator wide field of view imaging spectrometer. Proc SPIE 2000; 4093. DOI: 10.1117/12.405199.
  6. Lee JH, Kang KI, Park JH. A very compact imaging spectrometer for the micro-satellite STSAT3. Int J Remote Sens 2011; 32(14): 3935-3946.
  7. Mouroulis P, Green RO. Review of high fidelity imaging spectrometer design for remote sensing. Optical Systems Engineering 2018; 54(4): 040901.
  8. Zavarzin VI, Li AV. Methodology for calculating the apparatus function of hyperspectral equipment for remote sensing of the Earth [In Russian]. Bulletin of MSTU Imeni NE Bauman, Ser Instrumentation 2012; Special Issue: 82-89.
  9. Domnenko VM, Bursov MV, Ivanova TV. Modeling the formation of an optical image. Textbook [In Russian]. Saint-Petersburg: "NRU ITMO" Publisher; 2011.
  10. Peisakhson IV. Optics of spectral devices [In Russian]. Leningrad: "Mashinostroenie" Publisher; 1975.
  11. Skokov IV. Optical spectral devices: Textbook [In Russian]. Moscow: "Mashinostroenie" Publisher; 1984.
  12. Tao D, Jia G, Yuan Y, Zhao H. A digital sensor simulator of the pushbroom Offner hyperspectral imaging spectrometer. Sensors 2014; 14: 23822-23842.
  13. Rozhdestvensky DS. Coherence of rays in the formation of an image in a microscope [In Russian]. Journal of Experimental and Theoretical Physics 1940; 10: 305-330.
  14. Kazanskiy NL, Kharitonov SI, Doskolovich LL, Pavelyev AV. Modeling the performance of a spaceborne hyperspectrometer based on the Offner scheme. Computer Optics 2015; 39(1): 70-76. DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-1-70-76.
  15. Karpeev SV, Khonina SN, Kharitonov SI. Study of the diffraction grating on a convex surface as a dispersive element. Computer Optics 2015; 39(2): 211-217. DOI: 10.18287/0134-2452-2015-39-2-211-217.
  16. Kazanskiy NL, Kharitonov SI, Karsakov SI, Khonina SN. Modeling action of a hyperspectrometer based on the Offner scheme within geometric optics. Computer Optics 2014; 38(2): 271-280. DOI: 10.18287/0134-2452-2014-38-2-271-280.
  17. Kharitonov SI, Kazanskiy NL, Gornostay AV, Strelkov YuS. Modeling the reflection of electromagnetic waves at diffraction gratings applied on a freeform surfaces. Proc SPIE 2018; 10774: 107740F. DOI: 10.1117/12.2315797.
  18. Kazanskiy N, Ivliev N, Podlipnov V, Skidanov R. An airborne Offner imaging hyperspectrometer with radially-fastened primary elements. Sensors 2020; 20(12): 3411. DOI: 10.3390/s20123411.
  19. Silny JF. Resolution modeling of dispersive imaging spectrometers. Proc SPIE 2016; 9976: 99760A.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20