中/长波红外双衍射级次共路Offner成像光谱仪

为提高成像光谱仪的工作波长范围,提出了基于双波段焦平面探测器(FPAs)的双衍射级次全共路Offner成像光谱仪结构.该结构中凸面光栅的一级衍射光和二级衍射光完全重叠共路传输,并可由焦平面处的双波段红外焦平面探测器IR FPAs实现级次的自然分离和同时探测.分析了该结构的工作原理和设计方法,基于几何光线追迹法仿真了谱线弯曲和色畸变特性,基于Huygens点扩散函数(PSF)仿真了光谱响应函数(SRF)并导出了光谱带宽.实验显示:双衍射级次共路Off her成像光谱仪的工作波段为3～6 μm(二级衍射)和6～12 μm(一级衍射),谱线弯曲和色畸变均小于0.5个像元宽度,光谱带宽分别为13.2～14.3 nm(二级衍射)和28.3～33.3 nm(一级衍射),两个工作波段内的衍射效率均大于或等于20％.整个系统结构简单紧凑、光谱范围宽,满足对地物或深空目标的中等分辨率的中远红外光谱探测需求.