研究人员缩小成像光谱仪但不影响性能

研究人员发明了一种比目前最先进仪器更轻、更小但同样保持了高性能的成像光谱仪。因为更小的尺寸和模块化设计，新仪器准备把这种先进的分析技术应用到航天飞机甚至行星探测任务中。

成像光谱仪记录一系列灰度图像用于某一区域的空间和光谱分析，这种分析方法广泛应用于大气科学、生态学、地质学、农业和林业中。然而，这种仪器的大尺寸也限制了其在某些领域的应用。

在OSA的期刊Applied Optics上，来自MIT林肯实验室的研究人员Ronald B.Lockwood描述了他们新的Chrisp紧凑型VNIR / SWIR成像光谱仪（CCVIS）。这种成像光谱仪的体积比如今的设备小十倍甚至更多。其中一个版本的CCVIS直径8.3cm，长7cm，和罐装苏打水体积相当。

此光谱仪设计用来记录波长400-2500nm的光谱图像，包括了可见光、近红外光（VNIR）和短波红外光的部分光谱。

“我们的紧凑型仪器有利于将成像光谱学应用于许多科学和商业上的问题，例如在行星探测中部署小型卫星或者在农业中应用无人机系统，”Lockwood说到，“我们相信我们的新光谱仪能够用来研究气候改变，这是成像光谱仪中最令人振奋的应用。”

更小的光谱仪

       之所以目前大多数的成像光谱仪使用Offner-Chrisp结构，是因为这种结构出色地控制了光学误差，即像差。但是这种设计需要一个相对较大地光学尺寸。研究人员新发明的CCVIS具备Offner-Chrisp的类似结构，但是应用新的光学器件创造了更紧凑的空间设计。

        为了制备新的CCVIS，研究人员使用了折反射透镜在一个器件上融合了折射和反射单元。这样创造了紧凑的光谱仪器但仍能够控制像差。研究人员还使用了一种特殊的平面反射光栅，该光栅浸没在折射介质中而不是空气中。这个光栅与传统光栅相比，占地空间更小但是保持了高分辨率。

易加工

         “CCVIS使用平面光栅而不是凹面或者凸面光栅，后两者需要复杂的电子束光刻和金刚石加工技术，”Lockwood说到，“我们发明了一种灰度尺寸的图像光刻方法，只需要一次曝光就可以制作光栅而且不需要强电子束加工过程。”

         为了测试他们的新设计，研究人员在实验室的装置上校验了他们的光谱仪。他们的实验确定了CCVIS在全视场范围内具备设计的性能。

          “CCVIS的紧凑结构意味着可以将其制作成拼接模组以便扩大视场”，Lockwood说到，“当温度不改变的时候，模组化设计更容易实现光学和光谱性能保持一致。”

          作为迈向太空实验最终目标的一步，研究人员正在寻求基金资助发明一个原型机，能够彻底地在航天飞机上被测试证明。