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成像光谱仪可获取目标物的两维空间形态信息和一维光谱物质信息,已广泛应用于资源调查、农业估产、地质矿物勘测、环境检测和海洋生态研究等领域,是当前和未来对地遥感观测的主要载荷之一。本文研究以棱镜-光栅-棱镜(Prism-Grating-Prism, PGP)为分光元件的可见光近红外成像光谱仪。 阐述PGP成像光谱仪的工作原理与结构,详细介绍PGP成像光谱仪的主要特性参数。分析PGP核心分光元件的直视性原理、谱线弯曲等,重点给出PGP成像光谱仪分光系统的光学设计思想和设计结果,以进一步研制此成像光谱仪。将 PGP分光成像系统看作由两个关于此分光元件对称的半部系统组成,根据大相对孔径要求,讨论半部系统的结构选型,由初级像差理论出发,求其解初始结构。基于直视要求和棱镜、光栅的偏向与色散特性,给出 PGP分光元件的初始结构参数的确定过程和计算结果。借助光学设计软件,通过适当增加优化变量和平衡像差,优化得到了结构紧凑、成像质量能满足实际应用要求的成像光谱仪分光系统。还详细给出了光机设计方案和研制结果、及其性能测试与成像实验。 设计的PGP成像光谱仪分光系统具有直视性、体积小且结构紧凑,加工成本低,加工难度相对小,适合于批量生产等优点。