來源：麻省理工學院林肯實驗
如上圖所示，研究人員開發了一種緊湊的成像光譜儀，使用折反射透鏡，將反射和折射元素組合成一個組件。他們還使用了一種特殊的平面浸沒反射光柵，在保持相同分辨率的同時，比傳統光柵佔用更少的空間。
研究人員開發出一種新的成像光譜儀，它比最先進的儀器輕得多，體積更小，同時保持了同樣的高性能。由於其體積小、模塊化設計，新儀器將為機載車輛甚至行星探測任務帶來這種先進的分析技術。
成像光譜儀記錄一系列單色圖像，用於對某一區域進行空間和光譜分析。該分析方法在大氣科學、生態學、地質、農林等領域得到了廣泛的應用。然而，由於儀器的體積大，使得它無法在某些應用中使用。
在光學學會（OSA）雜誌《應用光學Applied Optics》上，麻省理工學院林肯實驗室的RonaldB.Lockwood領導的研究人員描述了他們的新型CHRIP緊湊型VNIR/SWIR成像光譜儀（CCVIS）。它的體積比現在的大多數設備小10倍或更多。一種CCVIS的直徑為8.3釐米，長7釐米，大約是蘇打罐的大小。
光譜儀設計用於記錄波長為400到2500納米的光譜圖像。這包括光譜的可見光和近紅外（VNIR）以及短波近紅外（SWIR）部分。
Lockwood説：“我們的小型儀器有助於成像光譜學在各種科學和商業問題上的應用，例如部署在小型衞星上進行行星探測，或將無人駕駛航空系統用於農業目的。我們相信，我們的新光譜儀也可以用於研究氣候變化，這是成像光譜儀最令人興奮的應用之一。”
製作更小的光譜儀
今天大多數的成像光譜儀使用的是Offner-Chrisp光學結構，因為它能很好地控制被稱為像差的光學誤差。然而，這種設計需要一個相對較大的光學裝置。研究人員開發的新型CCVIS的性能與Offner-Chrisp配置非常相似，但採用了新的光學元件，使設計更加緊湊。
為了製造新的CCVIS，研究人員使用了一種折反射透鏡，它將反射和折射元素組合成一個組件。這創造了一個更緊湊的儀器，同時仍然控制光學像差。研究人員還使用了一種特殊的平面反射光柵，它浸沒在折射介質中而不是空氣中。這種光柵在保持相同分辨率的同時，比傳統光柵佔用的空間更小。
易於製造
Lockwood説：“CCVIS使用的是平面光柵，而不是凹面或凸面光柵，後者需要複雜的電子束光刻或金剛石加工技術製造。我們開發了一種灰度光刻微加工方法，使用一次性曝光製作光柵，不需要勞動密集型電子束處理。”
為了測試他們的新設計，研究人員在實驗室裏演示了分光計。他們的實驗證實了CCVIS在整個視野範圍內具有預期的性能。
Lockwood説：“CCVIS緊湊的尺寸意味着它可以製成模塊，可以堆疊起來以增加視野。它還使得在沒有温度變化的情況下保持穩定相對容易，因此光學對準和光譜性能保持不變。”
作為向太空演示的最終目標邁進的一步，研究人員正在尋求資金開發一個完整的原型，該原型可以在空中飛行器上進行進一步的測試。
來源：https://phys.org/news/2020-11-imaging-spectrometer-compromising.html