抛物面-棱镜型中阶梯光栅光谱仪设计
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摘要: 针对传统中阶梯光栅光谱仪高分辨率与微型化难以兼容的技术难题，本文提出了一种紧凑型中阶梯光栅光谱仪的设计方法。该设计基于交叉Czerny-Turner型光路结构，采用透射棱镜作为交叉色散元件，通过正交色散分离不同级次光谱的同时结合反向离轴抛物面聚焦镜消除棱镜引入的像差，以实现空间布局小型化。本文对中阶梯光栅及色散棱镜参数进行设计建模，并由光程像差理论分析了聚焦光路的像差特性。仿真结果表明，抛物面-棱镜型中阶梯光栅光谱仪光谱范围为450~650nm，数值孔径为0.05，分辨率可达0.06nm，并且在公差范围合理情况下，系统体积仅有80mm×44mm×18mm。基本能够满足便携式、高精度光谱检测的使用要求。Abstract: 针对传统中阶梯光栅光谱仪高分辨率与微型化难以兼容的技术难题，本文提出了一种紧凑型中阶梯光栅光谱仪的设计方法。该设计基于交叉Czerny-Turner型光路结构，采用透射棱镜作为交叉色散元件，通过正交色散分离不同级次光谱的同时结合反向离轴抛物面聚焦镜消除棱镜引入的像差，以实现空间布局小型化。本文对中阶梯光栅及色散棱镜参数进行设计建模，并由光程像差理论分析了聚焦光路的像差特性。仿真结果表明，抛物面-棱镜型中阶梯光栅光谱仪光谱范围为450~650nm，数值孔径为0.05，分辨率可达0.06nm，并且在公差范围合理情况下，系统体积仅有80mm×44mm×18mm。基本能够满足便携式、高精度光谱检测的使用要求。
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