高光谱成像仪分光技术之色散型分光技术

分光系统是高光谱成像仪中的关键部分，直接影响着系统的分光性能、结构的复杂程度、重量和体积等。其根据分光方式的不同，可以分为滤波片型、干涉型、色散型。本文对高光谱成像仪分光技术之色散型分光技术做了介绍。

高光谱成像仪分光技术：

高光谱成像仪根据分光原理和元件的不同，分光技术可分为棱镜色散、光栅衍射、滤光片和傅里叶干涉四类，此外还有声光可调谐、液晶可调谐、二元衍射等新型分光技术。从总体实现形式上，分光技术又可分为时间扫描型和空间扫描型两种，其中迈克尔逊傅里叶变换干涉仪、滤光片轮、液晶可调谐滤光器、声光可调谐滤光器和二元衍射光学分光技术属于时间扫描型，而棱镜、光栅、傅里叶变换Sagnac干涉仪、楔形滤光片都属于空间扫描型分光方式。

高光谱成像仪色散型分光技术：

1.色散棱镜的分光技术

色散棱镜用于光谱仪器已经有超过一个多世纪的历史了，棱镜分光主要利用棱镜材料的色散原理。混合光经棱镜光楔折射后将发生偏转，不同波长的光偏转角不同，于是经过棱镜的混合光按波长色散开来。

基于色散棱镜分光的光谱仪，典型的应用方式是先利用准直透镜组将来自狭缝的入射光准直后入射到棱镜上，经棱镜色散后再由汇聚透镜组将其按波长色散开来，最终成像在焦平面探测器上。经棱镜色散的光谱线间的角距离并不是成正比的，即色散是非均匀的。为了克服棱镜分光色散非均匀性的弱点，在棱镜分光系统中常采用弯曲棱镜的设计，可以部分改善棱镜分光的色散非均匀性。

2.衍射光栅的分光技术

光栅是一种重要的色散元件，也是目前成像光谱仪最广泛采用的分光方式。光栅的分光原理是指对于特定刻线数的光柵，用复色光照射时，除零级外，其他级次的不同波长谱线均不重合，即发生“色散”。光栅分光具有以下优点：整个光谱范围具有线性色散，光柵的线色散率几乎与波长无关；每个像元的光谱数据是一次获得，所以数据立体的重构比较直接；反射光栅不受材料透射率的限制，可以应用于较大光谱范围。

光栅的样式多种多样，使用不同样式的光栅，光谱仪的结构型式也不一样。光谱仪使用的衍射光栅大多为反射型光栅，适用的光谱范围可以从紫外一直延伸到热红外波段。而且在长波红外波段（8～12.5μm）不存在光谱叠级现象，因此反射型衍射光栅是热红外成像光谱仪器较理想的分光元件。