光谱成像技术是一种利用多通道对目标光谱进行探测及成像的技术,可以根据不同物体的光谱特性对目标进行识别。对于复杂的探测环境,红外双波段光谱成像探测具有明显的优势,中波红外系统不仅可用于获取高温物体的辐射光谱特征,而且在湿热环境下观测优势更加明显;长波红外系统主要用于观测常温物体,形成物体的轮廓影像,在杂散光辐射较强的情况下,长波红外侦察能力更强。因此,红外双波段光谱成像技术的研究对军事领域和民用技术的发展均有重大意义。本文设计了一款红外双波段共像面成像光谱仪,工作波段包括中波4.4μm～5.4μm和长波7.8μm～9.2μm,F/#2.5,该系统由前置望远物镜、光谱分光系统和中继系统组成。前置望远物镜采用离轴两反系统,解决色差严重的问题。光谱分光系统采用Offner结构型式,采用凸面光栅的双衍射级次进行共光路分光,便于系统小型化,同时对凸面光栅的衍射效率进行分析,获得合适的闪耀波长,使双波段衍射效率均在80%以上。由于系统选用制冷型红外双色探测器,本文设计了透射式中继系统,来保证光学系统的光阑与探测器的冷光阑相匹配,使整体系统满足100%冷光阑效率,抑制杂散辐射干扰的影响。三个组成部分均为远心系统,方便衔接匹配,便于装调与检测。对各个组成部分分别设计,完成各个子系统的设计后,将其拼接组合获得红外双波段光谱成像系统。设计结果显示,系统在各波段下,点列斑均方根半径小于探测器一个像元尺寸,光谱分辨率较高,调制传递函数接近衍射极限,成像质量良好,满足红外探测系统的设计需求。同时,对光学系统公差进行分析,公差分配较合理。