三十米望远镜 (TMT) 的红外成像光谱仪 (IRIS)：采用“同轴双 TMA” 的 IRIS 成像仪光学设计

IRIS（红外成像光谱仪）是三十米望远镜（TMT）的首批科学仪器之一。IRIS 由近红外（0.84–2.4 μm）衍射极限成像仪和积分场光谱仪组成。为在近红外波段实现近衍射极限分辨率，IRIS 采用先进的自适应光学系统 NFIRAOS（窄场红外自适应光学系统）和集成的仪器内波前传感器（OIWFS）。然而，IRIS 本身有极具挑战性的指标。首先，整体系统波前误差应在 Y、z、J、H 波段小于 40 nm，在 K 波段小于 42 nm，视场为 34.0×34.0 角秒。其次，成像仪组件的通量应超过 42%。为实现极低波前误差和高通量，提出了全反射设计。我们采用了一种称为“同轴双 TMA”的新设计策略，可高效抵消“准直器/TMA”和“相机/TMA”产生的非对称像差。最新的成像仪设计满足所有指标，特别是波前误差小于 17.3 nm，通量超过 50.8%。然而，为使波前误差和通量作为建造性能达到指标，IRIS 成像仪要求镜面在低温高反射镀膜后具有低表面不规则度，并需高水平的组装集成与验证（AIV）。为应对这些技术挑战，我们进行了公差分析，发现使用四个补偿器时，高斯分布情况下总通过率近 99%，抛物面分布情况下超过 90%。我们还制定了 AIV 计划并核查了光学元件的可行性。本文将展示该光学系统的详细设计。