针对数字可调光源输出能量较低的问题,提出一种改进型Offner凸面光栅光谱辐射定标光源光学系统的设计方法。基于光线追迹原理,理论推导Offner型光谱成像结构狭缝和像散的关系,利用双柱面透镜对Offner型光谱成像系统大狭缝下的残余像散进行补偿。使用所提方法设计了光谱范围为500~800 nm,狭缝长度为0.4 mm的传统Offner光谱成像系统和狭缝长度为8 mm改进型Offner光谱成像系统。结果表明:改进型Offner光谱成像系统具有良好的成像质量,全视场点列图方均根(RMS)半径小于8.1 μm;系统沿Y方向RMS半径小于6.7 μm,在一个像元尺寸内;谱线弯曲为单像元尺寸6.2%、色畸变为单像元尺寸5.8%,消除了谱线重叠和谱线偏移现象。设计方法对提高遥感仪器的光谱辐射定标精度具有一定的研究意义和工程价值。

针对近红外InGaAs焦平面(FPA)调制传递函数（MTF）的测量要求，设计了一种全反射式Offner光学系统，由两块共轴的球面反射镜构成，11成像，F数为4。在焦平面工作波长1.7 μm下对光学系统进行优化，设计结果显示，在8 mm×30 mm的宽视场(FOV)内任一点，空间频率20 lp/mm处（对应光敏元尺寸25 μm×25 μm的焦平面的Nyquist频率），光学系统的MTF在1.7 \mm达到0.82，接近衍射限。Zygo激光干涉仪在0.6328 μm波长下的测量结果显示，系统的波前差均方根（RMS）值在0.6328 \mm约为1/20 λ，20 lp/mm处MTF在0.6328 \mm达到0.93。将测量得到的波前差数据代入CODEV中计算，结果表明波长1.7 μm下系统在8 mm×30 mm的视场内任一点，空间频率20 lp/mm处的MTF实验值仍高于0.8，满足要求。