中波红外傅里叶光谱仪：静态成像系统设计与性能

"本文介绍了一种新型的中波红外傅里叶变换成像光谱仪设计，该设计采用多级微反射镜实现静态化，具备无狭缝和可动部件的特点，确保了高光通量和系统稳定性。文章详细阐述了这种光谱仪的工作原理，特别是光程差的生成机制，并对其后置成像光学系统进行了深入的分析和设计。在温度范围-20℃至60℃内，系统展现出良好的成像质量，全视场传递函数在CCD的奈奎斯特频率17 lp/mm处超过0.6。此外，系统在性能上表现出色，如RMS最大光斑直径小于12 μm，单个像元能量集中度超过80%，冷光阑匹配效率接近100%。通过计算公差灵敏度矩阵，得知后置成像系统在0视场时光斑尺寸小于16 μm的概率高达97.7%。" 这篇研究主要探讨了中波红外傅里叶变换成像光谱仪的一种创新设计，其核心是多级微反射镜的运用，这使得系统能够无需狭缝和可动部件，从而提高了光通量并增强了结构稳定性。傅里叶变换光谱仪的基本工作原理是利用傅里叶变换来获取样品的光谱信息，而通过多级微反射镜可以实现光路的动态调整，实现在没有运动部件的情况下完成光谱分析。 在后置成像光学系统的设计部分，作者考虑了系统的温度适应性，确保在宽温范围内仍能保持良好的成像质量。全视场传递函数是衡量光学系统分辨率的关键指标，文中提到在17 lp/mm的频率下，传递函数超过了0.6，意味着系统具有较高的解析力。此外，RMS最大光斑直径小于12 μm，表明图像的聚焦性能优良，单个像元能量集中度超过80%则意味着光能采集效率高，而接近100%的冷光阑匹配效率则保证了系统对非目标光的抑制能力。 在公差分析方面，通过计算RMS光斑直径的变化，得出0视场光斑尺寸小于16 μm的可能性为97.7%，这反映了系统对制造和装配误差的容忍度较高，具有良好的鲁棒性。这些研究成果对于提升红外光谱仪的性能和可靠性具有重要的理论与实践意义，特别是在环境监测、遥感探测等领域有着广泛的应用前景。