大气气溶胶是引起全球气候变化和空气质量问题的重要因素之一, 利用卫星遥感监测全球大气气溶胶具有重要意义。利用大气气溶胶的多角度偏振光谱信息联合反演, 可有效去除地表反射的影响, 获得精确的遥感结果, 因此亟需研究具备多角度偏振光谱信息获取能力的一体化光学仪器。所设计的多角度偏振成像光谱仪光学系统, 前置望远物镜采用多镜头视场拼接方式, 实现地面目标沿轨方向±60°内多角度探测, 分光系统共用一个Offner分光装架。像质评价结果显示, 在探测器奈奎斯特频率处中心波段的MTF达到0.8, 点列图均位于艾里斑范围内, 各项指标均满足设计要求。光学系统整体结构紧凑、无运动部件, 可实现目标多角度偏振光谱图像的信息获取。

凸面闪耀光栅是研制高光谱分辨率成像光谱仪的关键元件之一, 一般凸面闪耀光栅的有效波段范围较窄, 较难满足宽波段成像光谱仪对光栅衍射效率的需求。为拓宽仪器观测波段, 对其中凸面闪耀光栅进行了优化设计。以0.4~2.5 μm波段Offner型成像光谱仪为例, 研究了凸面光栅单衍射级和双衍射级共路两种色散结构, 采用分区闪耀光栅和双角闪耀光栅来提高宽波段范围内的衍射效率。优化设计了两种双闪耀光栅在不同色散结构下的槽形, 用标量理论和有限元分析等方法对光栅衍射效率进行了计算。结合仪器信噪比, 给出了满足成像光谱仪不同需求时所适用的光栅。