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。

设计声光可调谐滤波器(AOTF)成像光谱仪时, ZEMAX等软件缺乏AOTF光学表面, 导致光学设计困难, 本文根据波矢量匹配原理, 在ZEMAX中建立了基于声光衍射效应的AOTF自定义表面模型, 实验表明该模型能够实现AOTF的衍射光精确追迹。 在此基础上, 针对传统方法校正AOTF横向色差时残差较大的问题, 提出了基于胶合棱镜的高精度横向色差校正方法, 结合AOTF自定义表面, 完成了胶合棱镜的玻璃组合和顶角的自动优化。 结果表明, 文章提出的自定义表面和胶合棱镜色差校正相结合的方法大大方便了AOTF成像光谱仪的设计, 能够将横向色差控制到0.000 3°, 比以往方法提高了一个量级, 有效抑制了光谱图像的漂移。

We focus on a more difficult kind of beam splitter in a cemented cube. The specification is that when the incident angle is 45°, the reflectivity in the visible range is 70%±2%, and the reflectivity at 1570 nm is not less than 90%. The film is thick, so cracking and peeling often occur after coating without ion assisted deposition on a vacuum-coating plant made in China. Some experiments are conducted after changing the beam splitter’s design, coating material, evaporation technique, and so on. Final results show that the beam splitter has good properties and can pass humidity, temperature, salt spray fog, and other kinds of environmental tests.