超光谱成像系统：棱镜光栅优化设计与色散控制

"棱镜光栅组合色散型超光谱成像系统的优化设计" 本文主要探讨了一种棱镜光栅组合色散元件在超光谱成像系统中的优化设计，以实现大视场、超光谱分辨率和高空间分辨的光谱成像仪。在光谱成像技术中，抑制谱线弯曲和色畸变对于准确提取二维谱图信息至关重要。作者提出了一种创新的棱镜光栅光谱成像结构，通过矢量方法建立了棱镜光栅的数学模型，这有助于理解和优化分光模块的结构参数。 在具体的设计过程中，利用这种组合色散元件，他们构建了一个近直视光路结构的超光谱成像仪光学系统。该系统覆盖的光谱范围为400至800纳米，具有14毫米的入射狭缝，F数为2.4。系统的关键性能指标包括光谱分辨率高达0.5纳米，这意味着可以精确地分辨出非常接近的光谱特征。此外，系统的调制传递函数（MTF）在探测器的奈奎斯特频率68 lp/mm处均保持在0.7以上，确保了图像的质量和细节保真度。 谱线弯曲和色畸变是光谱成像系统中的常见问题，会影响图像质量和数据分析的准确性。在这个设计中，这两个参数都被控制在极低的水平，均小于1微米，远低于单个像素尺寸的13.5%，这极大地提高了光谱数据的精确度和可靠性。 关键词涉及成像系统、棱镜光栅组合、矢量建模、光学设计和体相位全息透射光栅，表明该研究涵盖了多方面的光学理论和技术。该工作不仅在理论上有所创新，而且在实际应用中具有重要意义，为超光谱成像技术的进步提供了新的思路和解决方案。这些技术可能被应用于环境监测、遥感、生物医学检测等领域，以获取更丰富的光谱信息并提高成像质量。