刘紫莹 朱嘉诚 唐绍凡 李欢 张明杰

（1 北京空间机电研究所，北京 100094）

（2 苏州大学光电科学与工程学院，苏州 215006）

0 引言

对地观测卫星受地面反照率变化和大气层变化的影响，导致地面观测场景不均匀。在沿轨方向的观测场景不均匀将造成星载成像光谱仪中的物理狭缝被非均匀照明，对于大气探测等领域光谱维过采样的成像光谱仪，将导致光谱响应函数失真[1]。目前，可采用软件校正或硬件抑制解决光谱仪狭缝照明不均匀导致的光谱失真现象。美国宇航局发射Aura卫星中的OMI载荷、欧空局研制Sentinel-4卫星中的UVN载荷等，均采用软件算法对光谱失真进行校正补偿，通过时间过采样的数据来承载狭缝照明不均匀的信息，进行算法校正[2-4]。但是软件算法只能校正可见光波段下的光谱失真问题，无法应用于短波红外谱段。因此，欧空局在Sentinel-5卫星搭载的UVNS光谱仪系统上，采用添加反射式狭缝均质器的硬件抑制方法，减少观测场景在沿轨方向的不均匀性导致的光谱响应函数扭曲，从而降低大气成份计算误差。此外，德国在提出的CarbonSat卫星计划中，也通过添加反射式狭缝均质器设计，实现匀光探测[5-8]。

目前，中国关于观测场景不均匀导致光谱失真的研究尚处于起步阶段，作为硬件抑制的方法——狭缝均质器型成像光谱仪光学设计，具有研究的必要性。本文首先分析明暗分布不均匀的观测场景对星载成像光谱仪的影响，然后介绍狭缝均质器的构成和工作原理，最后给出系统的优化设计和结果，并进行了像质评价、仿真验证和分析说明。……