棱镜色散型高光谱成像仪原理是怎样的?有什么特点?
发布时间:2026-06-26
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高光谱成像仪根据色散元件的不同,可以分为棱镜和光栅色散型光谱成像仪,棱镜色散型光谱成像仪以棱镜为色散元件。那么,棱镜色散型高光谱成像仪原理是怎样的?有什么特点?本文对棱镜色散型高光谱成像仪原理及特点做了介绍,以便大家对棱镜色散型高光谱成像仪有所了解。
高光谱成像仪根据色散元件的不同,可以分为棱镜和光栅色散型光谱成像仪,棱镜色散型光谱成像仪以棱镜为色散元件。那么,棱镜色散型高光谱成像仪原理是怎样的?有什么特点?本文对棱镜色散型高光谱成像仪原理及特点做了介绍,以便大家对棱镜色散型高光谱成像仪有所了解。

棱镜色散型高光谱成像仪原理:
棱镜色散型高光谱成像仪,核心分光元件为光学棱镜。前置物镜先把被测目标成像在狭缝上,狭缝只截取一条线状物面。平行光入射棱镜后,不同波长的可见光、近红外光因折射率不同发生角度分离,长波与短波被拉开形成连续光谱。整个过程依靠棱镜的材料色散特性完成分光,无需光栅刻线,光路结构简洁,光能利用率高,光通量更大。
经过棱镜色散后,空间一维信息与光谱一维信息同时投射到面阵探测器。狭缝延伸方向保留空间位置信息,色散方向对应不同波长。推扫移动设备或者被测物体,连续采集多条线目标,最终重构出三维数据立方体。整机杂散光控制简单,成本低于光栅分光机型,适合野外勘察、农产品分选、材料表面瑕疵与色彩光谱检测。
棱镜色散型高光谱成像仪特点:
棱镜依靠材料折射率差异实现分光,没有光栅衍射级次损失,光能透过率高,光通量大,弱光环境下信噪比更好。光路结构紧凑简洁,无周期性衍射杂散光,背景噪声更低,整机体积小巧,更容易做成便携式设备。光谱波段连续平滑,不会出现光栅常有的级次重叠问题,可见光到近红外波段适配性强,非常适合户外现场检测。
但棱镜存在非线性色散,短波与长波之间的光谱分辨率不均匀,波长标定相对复杂。色散能力有限,想要获得极高光谱分辨率时,仪器体积会明显增大。另外,温度变化会改变棱镜折射率,容易带来波长漂移,对环境温控有一定要求。综合来看,它更适合需要高光通量、连续光谱成像的场景,而超精细光谱分析一般优先选用光栅机型。
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