高光譜成像儀作為一種精密的光學儀器，可以對樣品進行無損檢測，并獲得樣品的光譜信息和圖像信息，對樣品進行定性與定量的分析。其按照分光方式的不同，可以分為不同的類型，常見的有色散型、干涉型及濾光片型。本文對高光譜成像儀的分光方法及各自的優缺點作了介紹。
高光譜成像儀按分光方式不同分類：
高光譜成像儀按分光方式不同可以分為不同的類型，通常有色散型、干涉型及濾光片型。具體如下：
1.色散型分光高光譜成像儀
色散型分光是發展成熟的早期分光技術，其核心分光元件普遍采用棱鏡或者光柵，系統入射輻射經準直光學系統準直后，利用光柵或棱鏡等色散元件將來自于目標區域少量空間區域（如單次成像為一行目標）內的光按照波段進行分離及采樣，高光譜數據中的空間信息（二維信息）及光譜信息（一維信息）以推掃形式獲取，最終實現完整的高光譜數據采集。
棱鏡分光的原理是通過非同波段的光在傳播過程經過介質的折射率不同，將波長分開，該系統中的狹縫起到視場光闌的作用，進入該系統的光經狹縫傳播至準直物鏡的焦面上，然后通過色散棱鏡分成不同波譜的光，最終光譜信息匯聚到探測器的不同空間位置上。下圖（a）為棱鏡分光原理圖。
光柵分光是基于光的衍射、干涉特性將進入系統的光束分離為不同波長，其分光原理與棱鏡分光基本相似，區別僅在分光器件的差異性。在下圖（a）使用三棱鏡，圖（b）中采用平面光柵，相比之下，后者是現階段成像系統中最為主流的分光技術。
針對色散型光譜儀，以上所提兩種不同元件的分光方式都有著一定的局限性，即系統的光譜分辨率和空間分辨率相互影響。對于該類型的光譜儀系統，其空間分辨率受限于系統前端的狹縫寬度。當所使用的探測器確定后，其像元參數有與之對應的狹縫寬度。對于已定的空間分辨率，光譜分辨率的要求與分光元件的工藝參數（如線色散范圍）要求成正比。另一方面，系統前端的狹縫結構也在某種程度上也限制了其光通量。
2.干涉型分光高光譜成像儀
干涉型光譜成像與色散型在采集二維光譜信息時的共通點是以推掃形式獲得。區別于色散型光譜儀，干涉型光譜儀是利用傅里葉變換從采集的目標干涉圖像中求得其光譜信息。干涉型光譜成像分為時間調制、空間調制及時空混合調制型。三種方式的共同點是獲得目標對象的空間干涉信息都要使用到狹縫及動鏡結構。
如下圖所示為邁克爾遜干涉光譜儀的示意圖。從成像系統輸出的光經過狹縫和準直系統后，經過分束器分為反射和透射兩束光束，最后經過動鏡和靜鏡成像到探測器上，利用反射光與透射光的光程差，從而將相應的干涉圖呈在探測器上。通過調節動鏡可以改變光程差，成像光譜儀的光譜分辨率與光程差成正比，即其光譜精度較高。
如下圖是Sagnac型干涉儀示意圖。入射光線經過前置系統后，在狹縫處發生匯聚，經過準直后的光線進入分束器，則可以得到分光后的反射光和透射光，當動鏡與靜鏡出現夾角時會產生光程差，進而發生干涉現象。經過柱面鏡成像可以同時得到目標的干涉信息以及空間信息。
如下圖所示為時空混合調制型光譜儀示意圖。其干涉結果中的光程差與時間空間都有關聯，其優點是沒有狹縫與運動部件，通過全視場推掃獲取完整干涉圖，即非實時獲取空間分量和光譜分量。
3.濾光片型高光譜成像儀
不同于前兩種光譜儀，濾光片型光譜儀的系統結構及分光原理較為簡單。其系統結構是利用相機與濾光片進行配合，分光原理是利用濾光片透過波長的差異性獲取目標對應波段的光譜數據。通過單次獲取單行像元的光譜信息，結合推掃形式以獲取完整波段的數據。該類成像系統通常有濾光輪式、線性濾光片及可調諧濾光片。
線性濾光片型分光是將濾光片置于探測器前，如下圖所示，探測器的一維對應空間維度，另一維對應光譜維度，即探測器每次采集的二維數據是一行目標空間的所有光譜信息，并且結合推掃形式以獲得二維的空間光譜數據。濾光片的光譜性能及工藝參數往往決定其系統的光譜性能。濾光片的分光原理主要是通過其光譜范圍隨諧振腔厚度的變化而變化，因此不同位置對應不同光譜波長。
現階段主要有液晶可調諧濾光片和聲光可調諧濾光片。二者的原理相似，主要對進入系統的光進行特定的調制以獲取所需透過率。前者是采用電光方式實現相位調制，而后者則是利用高頻聲波影響不同波長的透過情況。
高光譜成像儀不同分光方式優缺點對比：
1.色散型分光高光譜成像儀
（1）優勢：光譜分辨率高；光能利用率高。
（2）劣勢：結構復雜；定標復雜。
2.干涉型分光高光譜成像儀
（1）優勢：光譜分辨率高；信噪比高。
（2）劣勢：結構復雜；所獲干涉圖需進一步處理。
3.濾光片型高光譜成像儀
（1）優勢：結構簡潔緊湊；定標難度低。
（2）劣勢：信噪比低，光能利用率低。
通過對上述各種分光方式的研究發現，色散型和干涉型成像光譜分辨率比較高，光能利用率好，發展相對比較成熟，但其光學結構和系統結構復雜，不滿足微型化的應用需求。線性濾光片的優勢在于光路相對緊湊，所需光學元件的數量少，定標難度低，與其他濾光片相比成本較低，有望實現微型化高光譜成像系統。
