高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪光学系统设计

王保华 李可 唐绍凡 张秀茜 王媛媛

高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪光学系统设计

王保华 李可 唐绍凡 张秀茜 王媛媛

（北京空间机电研究所，北京 100094）

针对高空间分辨率、高光谱分辨率和大幅宽成像的遥感应用需求，提出了高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪技术方案，分析确定了成像光谱仪光学系统指标，设计了空间成像光学系统和光谱成像光学系统。空间成像光学系统采用自由曲面离轴三反设计方案，实现了大视场、大相对孔径像方远心设计，系统相对畸变小于0.02%；光谱成像光学系统的狭缝长度超过90mm，采用新型离轴透镜补偿型Offner设计方案，实现了长狭缝高保真光谱成像设计，谱线弯曲和色畸变均小于1/10像元尺寸。设计结果表明，高分辨率超大幅宽星载成像光谱仪光学系统简单紧凑，成像品质接近系统衍射极限，满足星载高光谱对地成像的数据应用要求。

成像光谱仪 光学系统设计 自由曲面 凸面光栅 航天遥感

0 引言

成像光谱仪是一种将成像技术与光谱技术相结合的新型光学遥感仪器，可以同时采集目标的空间信息、辐射信息和光谱信息，形成谱像合一的数据立方体，在大气、陆地、海洋、农林、应急减灾、水土和矿产资源调查等领域具有重要应用价值[1-3]。

国内外星载对地成像光谱仪通常采用推扫成像方式，选用面阵探测器件，利用光谱分光结合卫星平台沿轨方向的推扫实现空间维和光谱维成像，具有体积小、结构简单、信噪比高等优点。……