为满足星载高光谱成像的需要，通过分析实际星载成像光谱仪应用需求，确定了光学设计的指标。设计中，使用方形孔径代替圆形孔径，采用双胶合棱镜和单棱镜作为分光元件分别设计可见近红外(VNIR）和短波红外(SWIR)光谱仪，并利用远心离轴三反结构设计望远物镜；分析了双胶合棱镜校正色散非线性的原理，利用光学软件Zemax分别设计了望远物镜和光谱仪系统，并采用沿轨方向视场分离的方法实现了SWIR和VNIR的分别成像。对光学系统的整体分析结果表明，该系统能够满足光谱分辨率和地面分辨率指标的要求，方形尺寸不仅可减小成像光谱仪的纵向尺寸，更有助于对像差的校正，利于实际工程应用。对VNIR波段色散结果的分析表明胶合棱镜能够很好地校正棱镜色散非线性。