產品列表
PROUCTS LIST
光路設計是微型光譜儀的重要組成部分
點擊次數：2181 時間：2021-08-20
由于光譜儀的尺寸限制，微型光譜儀在滿足一定光譜范圍時，其分辨力往往難以小于0.1nm。而一些特殊應用場合要求光譜儀不僅具有微小的尺寸，還要求具有*的光譜分辨力。本文基于光學設計軟件，通過選擇合適的初始結構參數與評價函數，自動優化準直鏡、聚焦鏡、柱透鏡、光柵，以及CCD間傾角和距離，設計出光譜分辨力高達0.05nm，尺寸為90mm×130mm×40mm的結構微型光譜儀。在此基礎上優化出8個光柵傾斜角度，使微型光譜儀光譜分辨力在優于0.05nm的同時，波段范圍達到了820nm980nm。所設計的光譜儀具有超高的光譜分辨力、微小的外形尺寸與適中的光譜范圍等特點。
光(guang)(guang)(guang)路(lu)設計是微(wei)(wei)型(xing)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀的(de)(de)(de)重要組成部分，光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)分辨(bian)能力直(zhi)接影響了(le)微(wei)(wei)型(xing)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀測量系統(tong)的(de)(de)(de)性(xing)能。目(mu)前，平面光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀絕大多(duo)數采用Czerny-Turner光(guang)(guang)(guang)路(lu)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)，其根本原因，首先(xian)在(zai)于此(ci)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)安排(pai)緊湊(cou)、體(ti)積小、成本低，其次在(zai)于該(gai)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)簡(jian)單、光(guang)(guang)(guang)路(lu)對稱且和(he)譜(pu)(pu)(pu)面基本平直(zhi)。另外，此(ci)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)的(de)(de)(de)像(xiang)(xiang)質(zhi)隨離開(kai)中心(xin)距離增大而變(bian)壞的(de)(de)(de)速(su)度(du)較(jiao)其他反射(she)(she)(she)成像(xiang)(xiang)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)要慢得(de)多(duo)，因此(ci)能保證獲得(de)滿意像(xiang)(xiang)質(zhi)的(de)(de)(de)較(jiao)寬光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)[12]。該(gai)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)是由狹(xia)縫、球面反射(she)(she)(she)準(zhun)直(zhi)鏡(jing)、平面衍射(she)(she)(she)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)、球面反射(she)(she)(she)聚(ju)焦鏡(jing)和(he)CCD組成[13-14]。入射(she)(she)(she)光(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)由狹(xia)縫入射(she)(she)(she)，經準(zhun)直(zhi)鏡(jing)將(jiang)(jiang)(jiang)光(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)準(zhun)直(zhi)后投向(xiang)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)上(shang)，光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)將(jiang)(jiang)(jiang)不同波長的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)分開(kai)，最后由聚(ju)光(guang)(guang)(guang)鏡(jing)將(jiang)(jiang)(jiang)分開(kai)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)聚(ju)焦照射(she)(she)(she)到探測器CCD上(shang)，進行相應的(de)(de)(de)信號采集與分析。CT光(guang)(guang)(guang)路(lu)結(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)分為M型(xing)和(he)交(jiao)叉型(xing)，其中M型(xing)光(guang)(guang)(guang)路(lu)在(zai)光(guang)(guang)(guang)譜(pu)(pu)(pu)測量范圍內的(de)(de)(de)彗差(cha)和(he)分辨(bian)力穩(wen)定性(xing)較(jiao)好。
光學元器件的(de)選(xuan)擇與(yu)光路結構參量的(de)計算(suan)
為了實現系統高(gao)(gao)分(fen)辨和(he)微(wei)型(xing)化的(de)(de)(de)設(she)計目標，便于與機(ji)械結構(gou)的(de)(de)(de)尺寸相匹配，確定的(de)(de)(de)光(guang)譜(pu)儀設(she)計指標為體(ti)積為90mm×130mm×40mm，光(guang)譜(pu)測(ce)量范(fan)圍為820nm?980nm，光(guang)譜(pu)分(fen)辨力(li)為0.05nm。但(dan)是，由(you)于對光(guang)譜(pu)分(fen)辨力(li)的(de)(de)(de)要求過高(gao)(gao)，所以只能先(xian)設(she)計出光(guang)譜(pu)測(ce)量范(fan)圍約為880nm?900nm的(de)(de)(de)微(wei)型(xing)光(guang)譜(pu)儀，然后通過優化并轉動8個光(guang)柵傾斜角度，使(shi)得光(guang)譜(pu)的(de)(de)(de)測(ce)量范(fan)圍達到820nm?980nm，從而(er)實現設(she)計指標。
光(guang)柵(zha)是光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀光(guang)路系統中(zhong)的核心器件，所以(yi)光(guang)柵(zha)的選擇至關重(zhong)要(yao)。在現代光(guang)譜(pu)(pu)(pu)儀中(zhong)，大(da)多用閃耀(yao)光(guang)柵(zha)代替平面透(tou)射(she)光(guang)柵(zha)，主要(yao)是因為閃耀(yao)光(guang)柵(zha)可(ke)以(yi)實現單縫衍(yan)射(she)中(zhong)央最大(da)值的位置從沒有(you)色散的零(ling)級(ji)光(guang)譜(pu)(pu)(pu)轉移(yi)到其他有(you)色散的光(guang)譜(pu)(pu)(pu)級(ji)上(shang)，這樣能量會更集中(zhong)。
