Para realizar a observação do espectro infravermelho médio do CO solar na banda de 4,66 μm, foi projetado um espectrômetro de infravermelho médio de alta resolução com comprimento de onda central de 4,667 μm. Baseado na análise das necessidades de observação científica, foram analisados os indicadores técnicos do espectrômetro. Para reduzir a radiação de fundo do instrumento infravermelho, o espectrômetro foi colocado inteiramente em um ambiente de vácuo refrigerado; para atender às necessidades de alta resolução, foi utilizada uma grade de passo médio como dispositivo de dispersão; para obter melhor qualidade de imagem e também para comprimir o caminho óptico, o espectrômetro adota um design óptico que combina a estrutura Littrow e a técnica de cancelamento de astigmatismo por três reflexões fora do eixo, na qual a configuração fora do eixo realiza simultaneamente as funções de colimação e formação de imagem do espectrômetro. Com base na teoria de formação de imagem óptica geométrica do sistema coaxial de três reflexões, foram estudados métodos de solução, projeto e otimização da estrutura coaxial de três reflexões, estrutura fora do eixo de três reflexões e estrutura do espectrômetro. A distância focal do espectrômetro é de 1300 mm, a abertura numérica é 0,035, o campo de visão é 20,3'×0,158', e o tamanho total do sistema é inferior a 700 mm. Os resultados mostram que, dentro da faixa de comprimento de onda operacional, o diâmetro quadrático médio da figura de pontos do espectrômetro é inferior a 5 μm, a energia está concentrada na faixa do tamanho de um pixel, e os resultados do projeto do sistema do espectrômetro atendem aos requisitos.

Projeto óptico; infravermelho médio; espectrômetro; grade de passo médio; Littrow; cancelamento de astigmatismo por três reflexões fora do eixo