光柵分光型光谱成像仪原理是怎么样的？有什么优势？

高光谱成像仪的光谱分辨率主要由入射狭缝，色散系统及探测器像元尺寸共同决定。根据色散原理的不同，高光谱成像仪可以分为不同的类型，光柵分光型光谱成像仪是常见的类型。那么，光柵分光型光谱成像仪原理是怎么样的？有什么优势？下文就带大家一起了解一下！

光柵分光型光谱成像仪原理：

光柵分光型基于衍射原理工作，光栅由大量平行等宽且等间隔的多狭缝或反射镜刻槽构成。衍射光栅的色散原理为单狭缝产生的衍射效应与多个狭缝间的干涉效应相结合，形成色散谱线。平行复色光入射平面光栅，基于多缝衍射干涉效应，不同波长的光被光栅衍射至不同出射角度，完成复色光按波长色散分离。

分光后的单色平行光束经成像镜汇聚，在面阵探测器靶面上形成二维图像：一维对应狭缝选取的目标空间坐标，另一维对应不同光谱波长。探测器同步采集线目标上各空间点对应的所有波段光强。通过沿垂直狭缝方向推扫目标，依次获取目标全部空间线条的数据，计算机整合所有线扫描数据，重构出完整三维数据立方体，最终得到兼具空间形貌与光谱信息的光谱图像。

光柵分光型光谱成像仪优势：

光柵分光型光谱成像仪依靠光栅衍射实现分光，具备光谱分辨率高、波段排布规整的特点，光谱定标简单可靠。光谱通道连续可调，可根据需求选定工作波段，杂散光抑制能力优良，能够精准区分波长接近的特征谱线，适合物质精细光谱识别、微弱光谱信号检测。同时色散规律稳定，光谱畸变易于校正，获取的光谱曲线保真度高，有利于后续光谱解译、成分反演分析。

主流推扫式光栅光谱成像方案光路成熟、结构紧凑，相比棱镜分光色散非线性问题更小。搭配面阵探测器可同时获取一维空间信息与完整光谱信息，结合推扫便能生成三维光谱数据立方体。系统适配可见光、近红外、短波红外等多光谱区间，器件选型丰富。成像信噪比表现良好，易于搭载于地面平台、机载载荷，通用性强，兼顾成像观测与光谱探测双重能力。

不足之处是高阶光谱易对目标光谱形成干扰，同时还分散了入射光的能量。后期研发出的凹面光栅及凸面光栅，能够在作为色散器件的同时改变光路，从而简化光谱仪结构，提高了光学效率及系统可靠性。此类光栅常见于Offner成像系统中，但是也有加工困难、装调麻烦、价格昂贵、需要针对系统进行定制等方面的不足。