星载高光谱成像：方形孔径棱镜式光谱仪设计

"方形孔径棱镜式成像光谱仪光学设计" 本文详细探讨了设计一种用于星载高光谱成像的光学系统，即方形孔径棱镜式成像光谱仪。该设计旨在满足星载成像光谱仪在可见近红外(VNIR)和短波红外(SWIR)波段的应用需求。文章首先分析了实际星载应用的光学设计指标，然后提出了使用方形孔径替代传统的圆形孔径，这一创新点有助于减小光谱仪的纵向尺寸并改善像差校正。 在光学设计中，采用了双胶合棱镜和单棱镜作为分光元件，分别用于VNIR和SWIR光谱仪。双胶合棱镜的运用旨在校正色散的非线性效应，而远心离轴三反结构被用来设计望远物镜，确保良好的成像性能。借助光学设计软件Zemax，作者对望远物镜和光谱仪系统进行了优化设计。为了实现SWIR和VNIR波段的独立成像，文章提出了一种沿轨方向视场分离的方法。 经过整体光学系统分析，结果显示该系统能有效满足光谱分辨率和地面分辨率的指标。方形孔径的优势在于不仅能够减小设备的体积，还对像差的校正起到积极作用，使得该设计更有利于实际工程应用。具体到VNIR波段的色散分析，胶合棱镜显示出显著的色散补偿能力，能够有效校正棱镜的色散非线性问题。 关键词：光学设计、成像光谱仪、胶合棱镜、像质分析、色散补偿。 文章的发表对于理解星载高光谱成像技术的发展具有重要意义，特别是对于那些关注于提高光谱仪性能和紧凑化设计的研究者和工程师。通过采用方形孔径和特定的分光元件组合，该设计提供了一种创新的解决方案，以应对星载光谱成像面临的挑战，包括空间限制、光谱分辨率和像质要求。