成像光譜儀是一種圖譜合一的光學遙感儀器。從光柵型成像光譜儀的使用要求出發(fā)，利用Zemax軟件設計了一種光柵型成像光譜儀光學系統(tǒng)。其中，前置望遠物鏡采用反射式結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的卡塞格林結(jié)構(gòu)在主次鏡均采用非球面時校正像差的能力依然有限，設計時采用改進后的卡塞格林結(jié)構(gòu)對像差進行校正，最終設計的望遠鏡頭傳函在50 lp/mm處達到0.5，場曲控制在0.078以內(nèi)，且不存在畸變。針對光譜成像系統(tǒng)通常采用的基于平面光柵的Czerny-Turner結(jié)構(gòu)由于像差校正能力有限、成像質(zhì)量較差不能滿足儀器的使用要求。采用基于凸面光柵的光譜成像系統(tǒng)，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、可實現(xiàn)寬波段內(nèi)像差的同時校正。最終設計的光譜成像系統(tǒng)光譜分辨率5 nm，MTF在50 lp/mm時升至0.75。將前置望遠物鏡與光譜成像系統(tǒng)根據(jù)匹配原則進行組合優(yōu)化后光柵型成像光譜儀系統(tǒng)點列圖RMS半徑隨波長的變化均小于0.2，波長的80%的能量集中在6 m范圍內(nèi)，波長各視場在特征頻率50 lp/mm處的光學傳遞函數(shù)均大于0.5。整個光學系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、像差校正能力強、結(jié)構(gòu)尺寸較小的優(yōu)點。
