PRAXIS：低热发射高效 OH 抑制光纤光谱仪

PRAXIS 是继 GNOSIS 之后的第二代仪器，GNOSIS 是首台利用光纤布拉格光栅进行 OH 背景抑制的仪器。布拉格光栅反射近红外 OH 谱线，同时对谱线之间的光透明。这不仅通过去除 OH 谱线的散射翼显著提高了低分辨率下的信噪比，也提高了高分辨率下的信噪比。技术指标要求高通量以及极低的热噪声和探测器噪声，以确保 PRAXIS 始终处于天空噪声限制状态。光路由前置光学系统、积分视场单元 (IFU)、光纤束、布拉格光栅单元、第二光纤束和光谱仪组成。GNOSIS 使用了现有的 IRIS2 光谱仪，而 PRAXIS 将使用专为光纤布拉格光栅 OH 抑制设计的新光谱仪，并针对 1470 nm 至 1700 nm 波段进行了优化（通过更换光栅和重新聚焦，也可用于 1090 nm 至 1260 nm 波段）。由于采用了高效镀膜、低入射角下的体相位全息 (VPH) 光栅以及低吸收玻璃，这导致了显著更高的透射率。探测器噪声也将更低。在 PRAXIS 的整个设计过程中，特别注重在光路的每一步减少热发射或阻止其泄漏到系统中。这使得光谱仪设计极具挑战性，因为实际约束要求探测器和光谱仪外壳必须在环境温度下通过空气进行物理隔离。目前，该仪器使用的是 GNOSIS 光纤布拉格光栅 OH 抑制单元。我们计划不久后使用基于多芯光纤布拉格光栅的新型 OH 抑制单元，这将允许每根光纤拥有更大的视场。理论计算表明，使用 GNOSIS OH 抑制单元时，线间天空背景信噪比相对于 GNOSIS 的增益可能高达 9，而使用多芯光纤 OH 抑制单元时，增益可能高达 17。