研究人員在不影響性能的情況下縮小成像光譜儀

研究人員開發了一種新的成像光譜儀，該光譜儀比最先進的儀器輕巧得多，同時又保持了同樣高的性能水平。由于其體積小和模塊化設計，新儀器準備將這種先進的分析技術帶入空中車輛，甚至進行行星探測任務。

成像光譜儀記錄一系列單色圖像，這些圖像用于區域的空間和光譜分析。這種分析方法廣泛應用于大氣科學，生態學，地質學，農業和林業等領域。但是，儀器的大尺寸使其無法在某些應用中使用。

在光學學會(OSA)的《應用光學》雜志上，由麻省理工學院林肯實驗室的Ronald B. Lockwood領導的研究人員描述了他們的新型Chrisp緊湊型VNIR / SWIR成像光譜儀(CCVIS)。它的體積比當今大多數設備小10倍或更多倍。CCVIS的一種版本的直徑為8.3厘米，長為7厘米，大約相當于汽水罐的大小。

光譜儀旨在記錄400至2500 nm波長范圍內的光譜圖像。這包括光譜的可見和近紅外(VNIR)以及短波近紅外(SWIR)部分。

洛克伍德說：“我們的緊湊型儀器有助于將成像光譜學應用于各種科學和商業問題，例如部署在小型衛星上進行行星探測或將無人航空系統用于農業目的。” “我們相信，我們的新光譜儀還可用于研究氣候變化，這是成像光譜儀最令人興奮的應用之一。”

制作更小的光譜儀

當今大多數成像光譜儀都使用Offner-Chrisp光學配置，因為它可以出色地控制稱為像差的光學誤差。但是，這種設計需要相對較大的光學設置。研究人員開發的新型CCVIS的性能與Offner-Chrisp的配置非常相似，但是具有新的光學組件，可以使設計更緊湊。

為了制作新的CCVIS，研究人員使用了折反射透鏡，它將反射和折射元素組合為一個組件。這創建了一個更緊湊的儀器，同時仍然可以控制光學像差。研究人員還使用了一種特殊的平面反射光柵，該光柵浸沒在折射介質中而不是空氣中。該光柵比傳統光柵占用更少的空間，同時保持相同的分辨率。

易于制造

洛克伍德說：“ CCVIS使用的是扁平光柵，而不是需要使用復雜的電子束光刻或金剛石加工技術進行制造的凹凸光柵。” “我們開發了一種灰度光刻微制造方法，該方法使用一次性曝光來制造光柵，并且不需要勞動密集型電子束處理。”

為了測試他們的新設計，研究人員使用實驗室設置演示了光譜儀。他們的實驗證明，CCVIS在整個視野內均具有預期的性能。

洛克伍德說：“ CCVIS的緊湊尺寸意味著可以將其制作成可以堆疊以增加視野的模塊。” “它還使得在不改變溫度的情況下保持穩定相對容易，因此光學對準以及光譜性能保持不變。”

作為朝天基示范最終目標邁進的一步，研究人員正在尋求資金來開發可在機載車輛上進行全面測試的完整原型。