针对近红外光谱仪由于红外CCD导致的红外光谱仪高成本问题， 提出用MOEMS微镜阵列进行光路结构改进， 并且解决了红外光谱仪成像像斑不规则从而难以采用MOEMS微镜阵列进行光谱扫描的问题， 设计了一种新的分光成像结构。 该结构基于全息凹面光栅理论来规则光谱成像的像斑， 采用光学设计软件ZEMAX和针对特定像差评判标准的优化算法， 按照像斑规则化的要求设计并优化了光路结构。 该光路结构中的平场全息凹面光栅工作波长范围为900~1 400 nm。 对设计结果分析表明： 在宽度为50 μm缝光源情况下， 分光系统的理论分辨率优于6 nm， 像斑的可用尺寸约为0.042 mm×0.08 mm。 验证实例表明， 该设计满足了像斑规则化的要求， 可以使用MOEMS微镜进行光谱反射扫描， 验证了新型实用化MOEMS微镜阵列光谱仪模型的可行性， 在最后对探测器所处位置与微镜最大偏转角的关系进行了分析。

平场全息凹面光栅是光谱仪中的核心元件之一， 其成像质量和衍射效率直接影响了光谱仪的分辨率和光能利用率。 利用凸面母光栅复制制作凹面光栅， 便于在凸面基底上进行离子束刻蚀以获得高的衍射效率。 为了保证复制的凹面光栅具有高的成像质量， 文章提出一种全息凸面光刻胶光栅的消像差设计方法， 优化中考虑了凸面基底对记录光束的折射效应以及由基底折射率所引入的附加光程。 通过将“光程函数级数展开法”和ZEMAX光学设计软件相结合， 采用粗精两步优化的方法， 显著提高了优化的效率和成功率。 ZEMAX对比仿真结果显示， 复制得到的凹面光栅与传统直接采用全息法制作的凹面光栅的成像质量是相当的。