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地球观测光学滤波片

从外部观察常常会对环境产生独特的见解,因为从内部观察系统很难做到客观。人类在1960年代拥有了“冲破地心引力的束缚”的能力,在此之后这就成为了一场竞赛。人类通过部署具有对地球观测能力(EO)的卫星做到了从上空观测地球。从1972年由美国国家航空航天局(NASA)发射的第一台基于太空的多光谱成像仪(MSI)到Landsat-1,到当前数量激增的商业立方体卫星星座,EO系统都离不开区分目标光信号与噪声的能力,因此通常采用用于此目的的波长选择滤波片。

滤波片为使用它们的仪器提供了波长选择。在EO系统中,通常需要使用单个选择性波长带,以观察代表目标特定现象的独特光谱特性,从而达到观察不同大气和具有不同化学成分地面, 这些独特产生反射、透射或吸收的独特波长带。

光学滤波片可以为这些系统提供波长选择,既可以作为单通带滤波片(BPF)来研究一个感兴趣的波长区域,也可以作为多区域滤波片(MZF)阵列来将单个检测器变成具有多光谱能力的检测, 为设备分析不同的波长和相关的感兴趣现象。

 

多区域滤波片阵列有助于将单个检测器变成为多光谱成像仪器,在该仪器中,不同像阵列行列将选择性成像并检测相关感兴趣的不同波长段。 益瑞电光谱技术有限公司可以通过以下三种方式来制造多区域滤波片MZF:在单个基片上构图并镀膜各个单区域,通过将单个条形件机械组装到整个坚固的阵列(“组合块”),或者通过混合方法将两个已组装区域与构图组装结合在一起(例如黑涂层或区域镀膜),或真正的混合方法,图案化镀膜的区域组装在一起形成更大的“组合块”阵列。

典型的MZF阵列性能要求包括:

  • 每个波长内具有高透射率(Tx)的窄通带区域
  • 范围广带外和带间深度截止
  • 从Tx到截止陡峭斜率
  • 较小过渡区域宽度,以最大化可用像素
  • 对于图案的阵列,通常<50um,对于“组合块”阵列,通常<200um
  • 坚固耐用,可在轨道上生存(太阳辐射耐久性)
  • 耐用的阵列结构可经受严酷的发射考验

单波段滤波片能使接收器(成像器/检测器)选择性地接收感兴趣的特定波长带。一个例子是ESA的Meteosat第三代(MTG)闪电成像仪,它使用高度均匀的窄BPF滤波片选择性地检测了777.4nm处的三重氧吸收线。
(以上提到的NBPF是根据与Leonardo S.p.a签订的闪电成像仪的合同开发的,在ESA计划Meteosat第三代(MTG)的框架内)。

BPF的典型要求包括:
•具有高透射率(Tx)的窄通带区域
•深度和广泛的带外截止
•从Tx到截止陡峭斜率
•高均匀性(这些过滤器通常(直径最大为150mm)
•出色的透射波前误差和表面质量
•保持图像完整性
•坚固耐用,可在轨道上生存(太阳辐射耐久性)

 

图1.直径125mm处CWL的空间变化,展现高度均匀的大型NBPF

太空传统

 

益瑞电光谱技术有限公司生产了单独滤波片和多光谱滤波片,这些滤波片已经过测试并符合各种轨道和太空环境的要求。益瑞电光谱技术有限公司是加拿大管制商品计划的注册参与者。
我们的滤波片已通过的空间环境测试和鉴定的示例包括:
• 辐射暴露(伽玛射线,质子,太阳紫外线和电子的结合)
• 热循环/冲击/生存能力,包括液态N2到沸腾的乙醇浸液
• 振动测试
• 激光损伤测试超过1 MW / cm2
• 从50K到450K的热真空循环测试
• 根据ASTM-E595进行脱气测试
• 符合MIL-C-48497A的可靠性

益瑞电光谱技术有限公司在生产用于地面系统的光学通信和数据通信滤波片方面拥有20多年的经验,质量处于行业领先水平。这种通信滤波片的专业知识与太空遗产相结合,提供了在卫星应用(例如地球观测)中飞行的滤波片,并得到了专门的航空航天和特种光学团队的支持。从我们的加拿大渥太华工厂进行最初的规格和设计到批量生产,这些团队在这个过程中一直为我们的客户提供支持。

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