传统光学望远镜通常基于几何光学原理（大口径的镜面反射或透镜折射）,为了提高望远系统的光学性能,从而探测到更远目标,往往需要光学系统有更大的体积和重量,以及庞大的刚性结构,加重了系统制造和使用的难度及成本。因此,现代的空间光学观测需求难以被传统光学系统所满足。近年来,随着微纳加工技术以及集成光学的深度发展,各种光子器件的发展逐渐走向小型化、集成化。平面干涉光电成像系统就是基于范西特-泽尼克定理利用光子集成回路（Photonic Integrated Chip,PIC）技术所设计的轻量、大口径、低功耗、高分辨率的新型成像系统,在高精度军事探测、远程环境监测等领域有着广泛的应用。其中,以分块式平面光电侦察成像系统（Segmented Planar Imaging Detector for Electro-optical Reconnaissance,SPIDER）为代表。SPIDER取代了传统的光学望远镜和数字焦平面探测器,基于新兴的PIC技术（密集填充干涉仪阵列）,在傅里叶域（即频域）采样,然后进行图像重建,从而取代了传统望远镜所需的大型光学系统结构,从而大大降低了成像的难度及成本。本文对平面干涉成像系统的工作原理进行了研究,研究了会导致系统成像分辨率不同的几种重要因素,对SPIDER PIC上最主要的光谱分束元件进行了设计和分析。首先,本文对SPIDER的工作原理以及成像的过程进行了研究与讨论,利用现有的干涉成像系统的理论体系,建立了系统的成像仿真模型;重点研究了SPIDER系统的光谱特性,即自由光谱范围、光谱通道数以及光源线宽、谱宽对成像结果的影响;仿真分析了系统成像结果与这三种光谱特性参数之间的关系。其次,研究了对系统成像光谱特性起决定性作用的光谱分束元件的设计方法及其分光特性对成像质量的影响;分别分析得到在可见光或近红外波段可以实现窄带滤光的三种不同结构形式的光子元件,分别是:阵列波导光栅（Arrayed Waveguide Grating,AWG）、导模共振滤光片（Guide Mode Resonance Filter,GMRF）和电磁诱导透明结构（Electromagnetically Induced Transparency Structure,EITS）,分析了每种光子元件的设计原理,并据此给出了设计方案。AWG是目前广泛应用的波分复用器（Wavelength Division Multiplexing,WDM）,由于其良好的分光特性,可以将复色光分成不同光谱通道的准单色光,作为主流的光谱分束元件被应用于SPIDER PIC上。本文使用基于时域有限差分法（Finite Difference Time Domain,FDTD）,首先计算单个波导和平板的模态特征,随后利用2.5D变分FDTD（2.5D variational FDTD,var FDTD）求解器进行模拟。对var FDTD方法的模型建立过程进行分析,进一步表征当光波导在AWG中的不同部分传播时发生的折衍射光束特性,计算了AWG的理论传输谱。随着光刻等微纳加工工艺的发展,基于亚波长光栅结构的GMRF和EITS成为产生结构色的主要方法,其滤光性能、单色性可以作为SPIDER PIC的光谱分束元件。本文通过分析导模共振（Guide Mode Resonance,GMR）效应的产生原理,设计了适用于SPIDER PIC上光谱分束元件的GMRF,并依据此结构改进得到EITS,选择可见光与近红外波段,设计了可选择共振波长的GMRF与EITS。通过结构优化和参数调节,计算了理论传输谱,明确了两者的滤光特性,进行了结合分析。最后,分别对AWG、GMRF、EITS的干涉性能和成像结果进行了分析,设计SPIDER系统的光谱分束方案,比较各个元件的优缺点,总结了三种元件的应用场景,分析了其分光结果对SPIDER系统成像过程的影响。