SuMIRe PFS 光谱仪的光学设计

为 8 米级 SUBARU 望远镜开发的 SuMIRe 主焦点光谱仪（PFS）将由四个相同的光谱仪组成，每个光谱仪接收来自望远镜主焦点处 2394 根光纤机器人定位器的 600 根光纤。每个光谱仪包含三个光谱通道，覆盖 0.38-1.26 um 的波长范围，分辨本领介于 2000 至 4000 之间。此外还实现了一种中分辨率模式，在 0.8 um 处分辨本领可达 5000。每个光谱仪由 4 个光学单元组成：产生三个校正准直光束的入口单元，以及三个相机单元（每个光谱通道一个）。光束通过两个大型二向色镜进行分光；在每个光臂中，光线由大型 VPH 光栅色散。所提出的光学设计经过优化，在简化整个光学系统制造的同时实现了所需的成像质量。相机设计采用了一种创新的 Schmidt 相机，以极快光束观测大视场（10 度）。为实现此类性能，经典的球面镜被折反射镜取代（即在后表面具有反射面的弯月透镜，类似于 Mangin 镜）。本文聚焦于 PFS 光谱仪的光学架构及其 achieved 性能。我们将首先描述光谱仪的整体光学设计，然后重点介绍 Mangin-Schmidt 相机设计。光学性能分析及所得结果将在最后一节呈现。