高光谱成像仪的分光方式介绍

根据以色散分光进行光谱测量区分，高光谱成像光谱仪的分光方法包括棱镜分光、光栅分光、棱镜-光栅-棱镜（PGP）分光。下文作了详细的介绍。

棱镜分光：

光的色散是指当光在介质中传播时，折射率随着光的波长的变化而发生变化的现象。棱镜分光的原理便是利用了这一特性，在同一种介质中，不同波长的光有不同的折射率，因此，不同波长的单色光从一个角度进入棱镜时，会发生不同角度的偏移，即经过棱镜后，会看到各种不同颜色的光。棱镜分光原理如下图所示，光首先通过狭缝，经过准直镜准直为平行光，平行光经过棱镜分解成各种颜色，通过会聚镜按波长的顺序汇聚到探测器的不同位置。棱镜分光的光谱分辨率较高、光学效率高、系统不复杂，但是它的光谱范围窄、系统的紧凑性不高、光谱的色散是非线性的。

光栅分光：

光栅是在一块玻璃或者金属片上刻有大量平行等宽、等距的刻痕或狭缝，狭缝数量很多，作为光谱仪上的分光元件是其最重要的应用。

光栅的分光是根据衍射效应，因为光栅具有很强的色散特点，光经过大量等间隔的狭缝，在每个狭缝处会产生衍射，经过衍射后各缝间又发生干涉的现象，原理图如下图所示。光栅分光的分辨率远远优于棱镜，其光谱分辨率高、光谱范围宽，也可以同时获取到光谱通道，但是它的光学效率不高。

棱镜-光栅-棱镜（PGP）分光：

棱镜-光栅-棱镜分光结合了棱镜和光栅的优点，PGP的原理如下图所示，它是在两块棱镜之间放置光栅，该光栅多数为体相位全息光栅，具有高光谱分辨率高、光学效率较高的特点，但是其包含一个较难制作的体全息透射光栅模块，增加了制作棱镜-光栅-棱镜分光模块的成本。