随着微测辐射热计焦平面阵列的发展,非制冷热红外成像光谱仪正成为人类观测地球、探索宇宙重要且低成本工具之一,它还具有体积小、结构简单、质量轻等优点。然而,工作于非制冷环境时,仪器的自身热辐射大,会严重影响成像质量,因此,研究其光学系统设计和有效抑制杂散辐射方法,是成功开发非制冷热红外成像光谱仪的关键所在。本文致力于研究和设计适用于无需制冷的高性能热红外成像光谱仪。首先介绍热红外多光谱仪和高光谱仪的国内外发展现状。目前用于监测森林火灾热红外遥感器多为制冷型多光谱相机,成本高且测量温度动态范围和空间分辨率难以满足火灾探测的需要。基于森林火灾探测需求和前年欧空局成功研制发射的非制冷型水星探测器MERTIS载荷给我们的启发,进一步将其工作波长范围由长波热红外拓宽至覆盖中长波热红外波段,使这该技术适合于卫星森林火灾监测。根据森林火灾遥感探测原理,研究了这种新型星载森林火灾探测技术的可行性,分析确定此热红外成像光谱仪的技术指标。基于离轴三反射镜物镜和Offner型凸面衍射光栅分光成像装置,设计得到了工作波长覆盖中波和长波红外波段的全铝合金成像光谱仪光学系统,具有无遮拦、无热差、无畸变、像质好等优点。为了有效抑制杂散热辐射,采用镜面反射式遮光罩和光机结构,抑制视场外杂散辐射的同时,降低仪器自身辐射引起的杂散辐射,通过分析光机系统的杂散热辐射性能及其抑制能力,进一步提出采用两次曝光扣除背景噪声探测方法,以提高信号噪声比的方法。通过模型仿真,验证了非制冷热红外成像光谱仪监测森林火灾的可行性,为进一步研制非制冷高性能热红外遥感载荷奠定基础。