Espectrógrafo de campo integral basado en lentes

Un espectrógrafo de campo integral (IFS) es un instrumento que combina capacidades espectrográficas y de imagen. Los IFS proporcionan información espectral sobre un campo de visión 2D. En los diseños IFS basados ​​en lentes, se coloca una matriz de lentes en el plano de entrada del espectrógrafo. Todos los haces generados por la matriz de lenslets se alimentan a través de un elemento dispersivo y son captados por una cámara, lo que da como resultado un espectro para cada lenslet individual.

Los diseños IFS tradicionales basados ​​en lenslets escalonan los espectros, por lo que están separados y solo parcialmente superpuestos. El escalonamiento de los espectros es problemático ya que una columna del detector estará ocupada por diferentes longitudes de onda de espectros vecinos, donde el rango dinámico podría ser bastante alto.

Los investigadores de Goddard de la NASA han desarrollado el espectrógrafo de campo integral basado en lentes que hace un mejor uso de los píxeles del detector al colocar espectros adyacentes uno al lado del otro, en lugar de escalonarlos. Para situaciones que requieren un alto rango dinámico, cada espectro puede ocupar cinco filas para evitar la diafonía entre su vecino. El diseño reorganiza los focos de las lentillas para que los focos de cualquier grupo de lentillas se alineen perpendicularmente a la dirección de dispersión, de forma similar a un espectrómetro de hendidura. Esta reorganización elimina el requisito de separación entre espectros en cada grupo, lo que aumenta en gran medida la eficiencia de uso de píxeles del detector; por ejemplo, si se agrupan cada cuatro lenslets, la eficiencia de uso del píxel del detector podría aumentar hasta en un 150 %. La mayor eficiencia se puede utilizar para aumentar el campo de visión y el ancho de banda espectral.

La matriz de lentes logra el uso eficiente de los píxeles del detector de otros tipos de IFS existentes, como un IFS de corte de imágenes o un IFS de fibra, sin comprometer la compacidad y la simplicidad. No necesita accesorios ópticos delanteros para reorganizar las rendijas o las fibras como entrada del espectrómetro, lo cual es ideal en situaciones donde la masa y el volumen están limitados. El espectrógrafo no requiere ninguna capacidad de fabricación nueva:la tecnología de grabado en seco existente es capaz de fabricar una matriz de lentes especializada con una curvatura personalizada en cada lente.

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