高光谱成像仪棱镜分光及光栅分光的原理

高光谱成像仪根据分光方式的不同，可以分为不同的类型，比较常见的类型有滤光片分光、棱镜分光、光栅分光等。本文对高光谱成像仪棱镜分光及光栅分光的原理做了介绍。

高光谱成像仪棱镜分光原理：

棱镜分光主要是利用折射棱镜的色散原理，由于适合用来制作红外色散棱镜的材料并不多，棱镜分光大都用于可见和近红外波段。其原理是一束平行光入射到折射棱镜后，由于棱镜的折射，出射光线将发生偏转，而不同波长的光折射率不同，光线发生了色散，这就是棱镜分光的基本原理。事实上，折射率和波长的关系并非线性的，所以，棱镜色散后谱线间的角距离并不是与波长成正比的，即色散是非线性的。在棱镜色散分光中，紫色部分展开范围比红色部分展开的大得多。

高光谱成像仪光栅分光原理：

在经典物理学中，光波穿过狭缝、小孔或者圆盘之类的障碍物时，不同波长的光会发生不同程度的弯散传播，再通过光栅进行衍射分光，形成一条条谱带。光柵分光也就是利用这个原理，空间中的一维信息通过镜头和狭缝后，不同波长的光按照不同程度的弯散传播，这一维图像上的每个点，再通过光栅进行衍射分光，形成一个谱带，照射到探测器上，探测器上的每个像素位置和强度表征光谱和强度。一个点对应一个谱段，一条线就对应一个谱面，因此探测器每次成像是空间一条线上的光谱信息，为了获得空间二维图像再通过机械推扫，完成整个平面的图像和光谱数据采集。

利用光栅分光的光谱排列比较均匀，不同波长区中同样波长差的两根谱线之间的距离变化不太大。光栅光谱的匀排性不但使光谱更加整齐、匀称，而且对定性分析时初步判断、估计谱线的波长值等比较方便。但是光栅存在多级衍射，有时多种谱线会存在重叠，影响谱线的测量。