Spectrographe à champ intégral par réseau de microlentilles : imagerie spectrale 2D haute résolution

Principes du spectrographe à champ intégral (IFS)

Un spectrographe à champ intégral (IFS) est un instrument combinant capacités spectrographiques et d'imagerie. Les IFS fournissent une information spectrale sur un champ de vue 2D. Dans les conceptions IFS à base de microlentilles, un réseau de microlentilles est placé dans le plan d'entrée du spectrographe. Tous les faisceaux générés par le réseau de microlentilles traversent un élément dispersif et sont imagés par une caméra, résultant en un spectre pour chaque microlentille individuelle.

Limites des conceptions traditionnelles

Les conceptions traditionnelles d'IFS à microlentilles décalent les spectres, les séparant et ne les faisant que partiellement chevaucher. Ce décalage est problématique car une colonne du détecteur sera occupée par différentes longueurs d'onde de spectres voisins, où la dynamique pourrait être assez élevée.

L'innovation NASA : réarrangement des foyers

Des chercheurs de Goddard NASA ont développé un spectrographe à champ intégral par microlentilles qui utilise mieux les pixels du détecteur en plaçant les spectres adjacents côte à côte, plutôt que de les décaler. Pour les situations nécessitant une grande dynamique, chaque spectre peut occuper cinq rangées pour éviter le diaphonie entre voisins. La conception réarrange les foyers des microlentilles de sorte que les foyers de tout groupe de microlentilles soit aligné perpendiculairement à la direction de dispersion, similaire à un spectromètre à fente. Ce réarrangement élimine l'exigence de séparation entre spectres dans chaque groupe, augmentant considérablement l'efficacité d'utilisation des pixels du détecteur ; par exemple, si chaque groupe de quatre microlentilles est regroupé, l'efficacité d'utilisation des pixels pourrait augmenter jusqu'à 150 %. L'efficacité accrue peut être utilisée pour augmenter le champ de vue et la bande passante spectrale.

Le réseau de microlentilles atteint l'efficacité d'utilisation des pixels du détecteur d'autres types d'IFS existants, comme l'IFS à trancheur d'image ou l'IFS à fibres, sans compromettre la compacité et la simplicité. Il n'a pas besoin d'accessoires optiques avant pour réarranger les fentes ou fibres comme entrée du spectromètre, ce qui est idéal dans les situations où la masse et le volume sont contraints. Le spectrographe ne nécessite aucune nouvelle capacité de fabrication — la technologie de gravure sèche existante permet de fabriquer un réseau de microlentilles spécialisé avec une courbure personnalisée sur chaque microlentille.

La NASA recherche activement des licenciés pour commercialiser cette technologie. Contactez le service des licences NASA à l'adresse email protégée ou appelez le 202-358-7432 pour initier des discussions de licence. Plus d'informations via le lien indiqué.