高光譜成像中最重要的一個組成部分就是分光元件，負責將光束根據不同波長分成不同的譜段，根據接收到的光譜成像信息，分析得到物體的光譜特性。其根據分光元件的不同可以分為不同的類型，其中比較常見就有色散棱鏡型。本文對色散光柵型分光做了介紹。

基于多縫夫瑯和費衍射原理的衍射光柵具有非常好的色散分光效果，廣泛應用于光纖通信、單色儀、光譜儀以及精密測量等諸多領域。隨著近些年來光柵制作工藝的成熟，玻璃片的單位間距內能夠準確的刻劃出成千上萬條條紋，由衍射光柵的定義可知，光柵常數d（相鄰狹縫的間距）與光柵的角色散成反比，即條紋數量越多，該衍射光柵的色散能力就越大。與棱鏡型分光元件不同，衍射式分光元件材料不受光譜范圍的限制，而且色散的線性度更好一些。

（1）平面光柵

分光元件是光譜儀中最重要的組成部分，衍射光柵的種類繁多，根據結構可以分為平面光柵、凹面光柵和凸面光柵，區別于衍射光的方向又分為透射型光柵和反射型光柵。

透射型平面光柵是在玻璃表面刻劃等間距的條紋，光線在平整表面處透過，有條紋的地方不透光，相當于狹縫。透射型平面光柵分光元件的結構形式與上圖棱鏡性分光系統所示的結構大體相同，都是由光線經過準直透鏡形成平行光，再垂直于平面光柵入射，根據不同波長不同折射率，產生非單色光的色散現象，但是由于透射系統玻璃材質等問題，系統存在色差，需要引入膠合透鏡或其他方式消除色差，增大了光學設計的難度。

（2）凹面光柵

如下圖所示，目前大部分凹面光柵型光譜儀都由一個平凸透鏡、一個凹面光柵和探測器組成，由于系統基于羅蘭圓的同心結構設計，所以整個結構只存在少量的光損失以及有跡可循的像差。在凹面反射面上刻劃等間距刻線，入射光線發散入射到凹面光柵后，衍射光線為會聚光線，相較于其他結構形式的光柵分光系統，省去了會聚元件和準直元件，結構更加的緊湊簡單。但就目前而言，凹面光柵的加工難度要遠大于平面光柵和凸面光柵，這也大大增加了加工成本，不利于大范圍的產業化生產；凹面光柵光譜儀的后截距通常較小，在應用于紅外系統中，不利于探測器制冷光闌的設計；凹面光柵的色散能力較弱。

（3）凸面光柵

凸面光柵型光譜儀最典型的結構是Offner成像光譜儀，如下圖所示，1973年提出的offner結構是同心三反的離軸反射式結構，是由兩個反射鏡組成，一個凹面反射主鏡和一個凸面反射次鏡。根據羅蘭圓原理，兩者共用同一個球心，從位置A發出的光線經過兩次主鏡以及一次次鏡的反射，光線到達位置B，A點和B點關于光軸對稱。當次鏡的曲率半徑怡好為主鏡的一半時，整個系統的球差、彗差、畸變等三階像差全部消失，僅存在五階以上的像差