成像光谱仪是在成像光谱技术基础上发展起来的新一代光学遥感仪器,是成像仪和光谱仪的有机结合。它可以获得关于目标物体的三维数据立方体,已广泛应用于空间遥感、目标探测、地质资源勘探、环境监测、气象分析等领域。作为成像光谱仪的典型代表,傅里叶变换成像光谱仪通过获取目标物体的干涉信息,再对干涉图做傅里叶变换获得目标的光谱信息。按照对干涉图的调制方式的不同,傅里叶变换成像光谱仪主要分为时间调制型、空间调制型和时空联合调制型。基于当前傅里叶变换成像光谱仪的发展现状及应用需求,本论文提出了一种基于迈克尔逊干涉仪结构的时空联合调制中波红外傅里叶变换成像光谱仪,并对其进行了理论分析及光学系统设计研究。该系统利用多级阶梯微反射镜取代时间调制型傅里叶变换成像光谱仪的动镜,实现了系统的静态化设计和光程差的空间采样。与传统的空间调制型傅里叶变换成像光谱仪相比,系统不含狭缝,因此具有光通量大的优点。本论文的主要工作包括以下四个部分：一、提出了一种基于多级阶梯微反射镜的时空联合调制型傅里叶变换成像光谱仪结构,对其干涉过程和光程差分布进行了分析。完成了系统的建模和仿真工作。根据系统的技术指标计算了成像光谱仪光学系统的技术参数。二、完成了成像光谱仪光学系统的分析工作,建立了成像光谱仪光学系统的主光线模型,并且利用此模型对前置成像系统和后置成像系统的光学参数分别进行了分析与计算。三、对倾斜的分束器和补偿板给系统所带来的离轴像差进行了分析。在此分析的基础上,完成了三套不同孔径成像光谱仪光学系统分析与设计工作,其空间分辨率分别为：2.5m@2000m、0.83m@2000m、0.3125m@2000m。所提出的柱面和Zernike面相结合的结构方案,有效消除了在大相对孔径下由倾斜分束器和补偿板所带来的离轴像差。完成了三套光学系统的公差分析以及无热化设计。四、完成了成像光谱仪系统集成与调试工作,并进行了目标物体的测试。