超光谱成像系统中棱镜光栅组合色散类型的优化设计

简介：
本研究聚焦于超光谱成像系统的性能提升，特别探讨了棱镜与光栅的不同组合方式对色散效果的影响，旨在通过优化设计提高系统的分辨率和灵敏度。 光谱成像仪的发展趋势包括大视场、超高的光谱分辨率以及高空间分辨能力。抑制谱线弯曲和色畸变是确保二维谱图准确提取的关键因素之一。本段落提出了一种结合棱镜与光栅的新型光谱成像结构，并运用矢量方法建立了该组合色散元件的数学模型，优化了分光模块的相关参数。 基于此设计思路，我们开发了一个具有近直视光学路径的超光谱成像仪系统。其工作波段为400至800纳米（nm），入射狭缝长度达到14毫米（mm），F数设定为2.4。该系统的光谱分辨率达到了惊人的0.5 nm，且在探测器奈奎斯特频率68线对/毫米处的调制传递函数值均超过了0.7。此外，我们还成功地将谱线弯曲和色畸变控制在了1微米（μm）以内，这一数值仅为单个像素宽度的13.5%以下。