CCAT-prime：再电离时代光谱仪的光学设计

再电离时代光谱仪（Epoch of Reionization Spectrometer, EoR-Spec）将是CCAT-prime合作组织的Fred Young亚毫米波望远镜（FYST，一台6米主镜Crossed Dragone望远镜）上Prime-Cam接收机的一个仪器模块。借助其法布里-珀罗干涉仪（Fabry-Perot interferometer, FPI），EoR-Spec将在210至420 GHz之间逐步扫描频率，对红移3.5至8之间恒星形成星系集合中158 $\mu$m [CII]谱线进行谱线强度映射，以追踪再电离时代宇宙结构的演化。本文我们给出该模块的光学设计，包括像面上的光学质量及其他关键参数的研究。为利用FPI实现所需的分辨本领（R$\sim$100），系统Lyot光阑处具有高度准直的光束十分重要；文中概述了使用四片透镜（而非其他Prime-Cam模块所用的三片）实现此目标的优化过程。作为优化的一部分，我们测试了在该Crossed Dragone设计中用双曲面透镜替换部分非球面透镜的效果，发现双曲面透镜往往能改善模块焦平面上的像质。