光谱探测技术,包括成像光谱仪具备获取观测目标图谱合一数据的能力,是分析物质成分的主要方法之一,已在地球和空间遥感中得到广泛的应用,特别适合深空探测对星体表面矿物结构和成份的探测与分析.最近十年来,欧美已经先后研制了若干深空探测光谱仪,用于获取月球与火星等星体表面或大气的光谱特征,考察其物质组成及成分. AOTF首先用作航天光谱探测的分光器件,被认为是20世纪90年代光谱仪最突出的进展,也常被称作第五代分光技术.AOTF是基于反常Bragg衍射的声光互作用原理,由双折射晶体及贴附在其上的换能器与吸声器组成,当复色光入射到晶体表面时,通过改变加载在换能器上的射频驱动信号频率来调整输出衍射光的波长,具有体积小、重量轻、可编程、响应快速、稳固易于集成以及较强的环境适应能力等特点,在深空探测领域应用中具备优势.基于AOTF分光的有效载荷CE-3红外成像光谱仪VNIS利用两块AOTF器件,实现了以5 nm为采样间隔的可见近红外成像通道(0.45～0.95 μn)和短波红外通道(0.9～2.4 μm),可分别对着陆区月表物质的成像与光谱采集,为月壤成分分析提供了有效数据支持.此外,CE-5月球矿物光谱分析仪作为后续项目,其性能也得到进一步提升,在加入二维指向机构的同时,光谱探测能力将扩展到中波波段(3.2 μm). 与以往的地面应用或在轨工作的光谱仪不同,深空探测要求设备必须在宽温度的恶劣环境下工作,对仪器定标及其宽温度工作的影响校正提出更高要求.以CE-3红外光谱仪定标技术为例,形成了以新型AOTF分光器件的性能检测,基于AOTF器件特性的光谱仪光谱定标与辐射定标,以及空间宽温度环境下的温度影响校正的数据预处理模型的整套系统化定标流程,在此基础进行了多项地面验证试验,验证了上述定标及数据反演模型的精确性. 首先介绍了欧空局(ESA)火星快车(Mars Express)的SPICAM、OMEGA以及美国火星轨道探测器MRO搭载的CRISM的特点指标以及相关应用.然后介绍了新型分光器件——声光可调谐滤波器(Acousto-Optic Tunable Filter,AOTF)的原理及特点,并对基于该分光技术的拟用于月球探测的CE-3红外成像光谱仪及CE-5月球矿物光谱分析仪作了简要介绍,最后介绍其光谱定标及辐射定标及宽温度工作时的温度特性分析与校正,为AOTF深空探测的进一步应用提供技术参考.