第2章　光谱仪光学系统的相关理论

2.1　引言

成像光谱仪技术起源于20世纪70年代初期的多光谱遥感的应用，是一种结合成像技术和光谱技术的新兴领域。成像光谱仪能够同时获取待测目标的空间信息和光谱信息，具有“图谱合一”的优势^{［100～102］}。1983年，世界上的第一台成像光谱仪AIS-1在美国喷气推进实验室研制成功，并在矿物填图、植被化学、大气水分等方面的研究中取得成功，显示出巨大的生命力和发展潜力。随后世界许多国家如法国、德国、日本、加拿大、澳大利亚和中国等均投入大量人力物力进行成像光谱仪技术的研究，取得了大量成果^{［103，104］}。目前，成像光谱仪技术主要应用在航空航天遥感领域，搭载于航天器上的成像高光谱仪载荷代表了这项技术的最高水平^{［105，106］}，并且引领其发展方向。

与一般的遥感成像光谱仪器相比，用于电离层观测的远紫外成像光谱仪最主要的特点是工作波段的特殊性。首先，波长范围在120～180nm之间的远紫外辐射属于非可见光，这就使得我们对于远紫外辐射缺乏直观的认识；其次，由于氧气等空气主要成分的严重吸收使得远紫外辐射无法在空气中传播，该波段的相关实验必须在真空环境中进行，对设备的要求极高且增加了安装和调试难度和精度；同时远紫外波段的功能器件如光源、探测器和光学元件等的发展水平受到了应用领域的限制，总体水平落后于可见光以及红外波段的同类器件。综上所述，远紫外波段成像光谱仪的关键技术既包括高指标光学系统的设计，还包括高性能光学元件、远紫外光源、远紫外成像探测器、真空实验环境以及远紫外辐射定标等，这些技术的水平综合决定了远紫外成像光谱仪整机性能的高低。