可见—近红外波段(400～1000 nm)成像光谱仪是光谱探测的重要组成部分。基于地基可见—近红外成像光谱仪的实际应用要求，提出了一种采用面阵探测器的凝视扫描成像光谱仪。该光谱仪还采用了一种新型分光器件声光可调谐滤波器(Acousto-optic tunable filter, AOTF)。其特点在于光谱的选择和施加在它上的射频信号频率相关；通过程序控制射频信号，就可以控制光谱。利用设计的光谱成像原理样机进行了地基月球观测实验。基于实验的特点，在光学设计的基础上增加了另一路共轴辅助光学，以进行粗定位。在获取成像结果之后，进行了辐射定标和尺度不变特征变换(Scale Invariant Feature Transformation, SIFT)图像拼接处理。结果表明，利用二维指向机构和面阵凝视成像系统，结合SIFT图像拼接算法，可有效获取宽幅高分辨率光谱图像。

为了对大视场范围内的目标进行 光谱成像，人们通常采用二维指向镜和面阵凝视光谱仪相结合 的技术途径。当用二维指向镜对近距离目标进行成像时，在不同方位 角与俯仰角下产生的像旋和畸变等都不同，从而给后续处理带来了 困难。因此需要先建立目标实际坐标系、探测器图像坐 标系和俯仰方位角三者之间的光学传递模型。根据该 模型即可得到透射畸变图像与真实图像之间的变换关系。然后通 过透射变换对透射畸变图像进行正视校正，便可对 大视场图像进行拼接。外场实验结果表明，该方法可行性 强，简单易行，稳定性好。

作为传统的分光器件，棱镜的非线性色散缺陷限制了其在精密光谱仪器中的应用。从分析棱镜非线性色散产生的本质出发，建立了材料的色散模型，提出了一种线性色散组合棱镜设计方法。使用非线性系数T1 和T2 相近、线性系数V 相异的两种材料，通过控制组合棱镜的参数和光线入射角可获得线性色散。最后通过建立线性色散组合棱镜的评价指标，对设计结果进行了科学、合理的评价，验证了设计理论的正确性。研究发现，组合棱镜能够有效改善棱镜的非线性色散缺陷，其改善程度依赖于两种材料的绝对非线性系数P。当P<0.01时，组合棱镜可获得线性色散，其色散曲线的非线性(Nonlinear, NL)优于5%。

适应现代光电检测技术对微弱光电信号测量精度的进一步追求, 提出并验证双光路互参考高精度AOTF衍射效率测试方法。该方法利用光路可切换器件实现光路互参考检测, 从而达到降低光源不稳定性、探测器响应差异性及光电干扰的目的, 有效提高测试精度。首先对双光路互参考高精度AOTF测试方法的原理进行具体阐述, 然后说明建立的针对AOTF衍射效率测量的双光路互参考探测实验装置并对其进行实验验证。分析及试验结果表明: 采用互参考技术可使衍射效率测量方法数据精确度平均提高50%, 有效降低光源不稳定性、探测器响应差异性的影响, 实现提高测试精度的目的, 最后对方法的适用范围及参考意义进行了分析及讨论。

目前，声光可调谐滤光片(Acousto-Optic Tunable Filter, AOTF)型红外 光谱仪已经受到了人们的广泛关注。光谱曲线的获取速度既取决于光谱采样点的数量，又 取决于光谱采样的速度。介绍了一种基于精密低噪声积分放大电路的电路设计方法。 与传统的锁相电路相比，该电路的采样速度较快，理论上可达到 s量级。根据上述理论， 在同一信号强度、不同积分时间下进行了数据采集，然后在不同信号强度、固定积分时 间下进行了数据采集。实验结果表明，该电路的采样速度可达到102 s量级。

近年来，轻小型无人机载光谱成像技术因航线自由，使用成本低等诸多优势在光谱遥感技术领域成为研究热点并得到广泛重视。基于面阵凝视的新型声光光谱成像技术的成熟运用为轻小型无人机遥感技术注入了新的活力。首先介绍了面阵凝视光谱成像技术途径，然后结合月球探测应用对声光光谱成像技术进行了论述。无人机载样机研制完成后开展无人机载应用试验，对试验数据进行分析和评价。最后，对基于声光光谱凝视成像技术的轻小型无人机载应用进行探讨及展望。