Espectrógrafo de Campo Integral Basado en Microlentes: Imagen Espectral 2D de Alta Resolución

Un espectrógrafo de campo integral (IFS) es un instrumento que combina capacidades espectrográficas e de imagen. Los IFS proporcionan información espectral sobre un campo de visión 2D. En diseños de IFS basados en microlentes, un array de microlentes se coloca en el plano de entrada del espectrógrafo. Todos los haces generados por el array de microlentes pasan a través de un elemento dispersivo y son imagenados por una cámara, resultando en un espectro para cada microlente individual.

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

Investigadores de NASA Goddard han desarrollado el Espectrógrafo de Campo Integral Basado en Microlentes que hace mejor uso de los píxeles del detector colocando espectros adyacentes uno al lado del otro, en lugar de escalonarlos. Para situaciones que requieren alto rango dinámico, cada espectro puede ocupar cinco filas para evitar diafonía entre su vecino. El diseño reordena los focos de las microlentes para que los focos de cualquier grupo de microlentes esté alineado perpendicular a la dirección de dispersión, similar a un espectrógrafo de rendija. Esta reordenación elimina el requisito de separación entre espectros en cada grupo, lo que aumenta enormemente la eficiencia de uso de píxeles del detector; por ejemplo, si cada cuatro microlentes se agrupan, la eficiencia de uso de píxeles del detector podría aumentar hasta un 150%. La eficiencia aumentada puede usarse para incrementar el campo de visión y el ancho de banda espectral.

El array de microlentes logra la eficiencia de uso de píxeles del detector de otros tipos de IFS existentes, como un IFS de rebanador de imagen o un IFS de fibra, sin comprometer compacidad y simplicidad. No necesita accesorios de óptica previa para reordenar las rendijas o fibras como entrada del espectrógrafo, lo que es ideal en situaciones donde la masa y el volumen están restringidos. El espectrógrafo no requiere ninguna nueva capacidad de fabricación — la tecnología de grabado en seco existente es capaz de fabricar un array de microlentes especializado con curvatura personalizada en cada microlente.

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