Изображающий АОПФ-эшелле спектрометр для исследований планетных атмосфер

Возрастающая востребованность высокоинформативных методов спектроскопии с пространственным разрешением сделала актуальной разработку новых подходов и созданию гиперспектрометров и монохроматоров изображения. Традиционные методы, основанные на механическом сканировании исследуемого объекта входной щелью спектрометра, либо на регистрации набора квазимонохроматических изображений через переключаемые спектральные фильтры, сопряжены с рядом фундаментальных и технических ограничений.
В рамках работы по проекту ЭкзоМарс коллективом авторов был создан прибор АЦС-НИР. Прибор построен на принципе комбинации акустико-оптического перестраиваемого фильтра (АОПФ) и эшелле-спектрометра, в котором АОПФ используется для выбора порядков дифракции. Эшелле-спектрометр, как дифракционный прибор, имеет входную апертуру в виде относительно высокой узкой щели с достаточно широкоугольным освещением (в приборе выдержана светосила F/6). Приятным «бонусом» разработки явилось то, использованные подходы позволяют развить метод и использовать подобную орбитальную аппаратуру в качестве изображающего «pushbroom» спектрометра высокого спектрального разрешения. Это особенно интересно для проведений атмосферных измерений в режиме солнечных затмений. На плоскости щели формируется 1D изображение наблюдаемой на просвет атмосферы, позволяя измерить за один орбитальный виток множество профилей спектров поглощения.
В данной работе мы представляем результаты измерений первого лабораторного прототипа такого спектрометра, работающего в диапазоне спектра от 0.7 до 1.7 мкм. Были получены результаты измерений спектрального разрешения, достигающего 25000 в центре детектора, и пространственного разрешения в 1 угловую минуту.
Работа выполняется при поддержке гранта РНФ № 16-12-10453.