TMT 的红外成像光谱仪 (IRIS)：体相位全息光栅性能测试与讨论

最大化光栅效率是当前正在设计的首光仪器 IRIS (红外成像光谱仪) 的关键目标，该仪器旨在采样 TMT (三十米望远镜) 的衍射极限。体相位全息 (VPH) 光栅已被证明在高线频率 (即 600 至 6000l/mm) 下可提供接近 100% 的极高效率，这已应用于天文光学光谱仪。然而，VPH 光栅在近红外波段的应用较少，特别是对于具有较低线频率的光栅。鉴于其在提供高通量和低散射光方面的潜力，VPH 光栅正被探索作为 IRIS 光谱仪中潜在的色散元件。我们的团队已从两家不同的供应商处采购了近红外光栅。我们拥有两个符合 IRIS 当前设计规格的光栅：1.51-1.82{\mu}m (H 波段) 用于产生 4000 的光谱分辨率，以及 1.19-1.37 {\mu}m (J 波段) 用于产生 8000 的光谱分辨率。每个光栅的中心波长分别为 1.629{\mu}m 和 1.27{\mu}m，刻线密度分别为 177l/mm (H 波段 R=4000) 和 440l/mm (J 波段 R=8000)。我们在实验室直接测量了效率，发现这两类光栅的峰值效率相当好：在 H 波段，TM 和 TE 模式下的布拉格角处峰值效率均约为~88%；在 J 波段，最佳供应商的产品在 TM 模式下为 90.23%，在 TE 模式下为 79.91%。我们确定了偏离布拉格角时的效率下降情况：当偏离布拉格角 2.5 度时，H 波段效率下降 20-23%；当偏离 5{\deg} 时，J 波段效率下降 25%-28%。