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光路設(shè)計是微型光纖光譜儀使用的重中之重
更新時間：2022-01-10
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由于光譜儀的尺寸限制，當(dāng)微型光纖光譜儀滿足一定的光譜范圍時，其分辨率往往很難低于0.1nm。一些特殊應(yīng)用要求光譜儀不僅體積小，而且光譜分辨率非常高。光路設(shè)計是微型光譜儀的重要組成部分。光譜分辨率直接影響微型光譜儀測量系統(tǒng)的性能。
目前絕大多數(shù)平面光柵光譜儀采用車爾尼特納光路結(jié)構(gòu)。根本原因在于結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低，結(jié)構(gòu)簡單，光路對稱，與光譜平面基本平坦。此外，這種結(jié)構(gòu)的圖像質(zhì)量隨著距中心距離的增加而劣化的速度比其他反射式成像結(jié)構(gòu)要慢得多，因此它可以保證廣譜的令人滿意的圖像質(zhì)量。該結(jié)構(gòu)由狹縫、球面反射準(zhǔn)直器、平面衍射光柵、球面反射聚焦鏡和CCD組成。入射光從狹縫入射，經(jīng)準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后投射到光柵上。光柵分離不同波長的光。最后，聚光鏡將分離后的光聚焦到探測器CCD上，進(jìn)行相應(yīng)的信號采集和分析。CT光路結(jié)構(gòu)分為M型和十字型。M型光路的彗差和分辨率在光譜測量范圍內(nèi)穩(wěn)定。
為實現(xiàn)微型光纖光譜儀高分辨率、小型化的設(shè)計目標(biāo)，便于與機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸的匹配，光譜儀的設(shè)計指標(biāo)確定為體積為90mm×130mm×40mm，光譜測量范圍為820納米980nm，光譜分辨率為0.05nm。但是由于對光譜分辨率的要求很高，我們只能設(shè)計880nm左右的光譜測量范圍900nm微型光譜儀，再通過優(yōu)化旋轉(zhuǎn)8個光柵傾角，光譜測量范圍達(dá)到820nm?980nm，從而達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。
光柵是微型光纖光譜儀光路系統(tǒng)中的核心器件，因此光柵的選擇非常重要。在現(xiàn)代光譜儀中，多采用閃耀光柵代替平面透射光柵，主要是因為閃耀光柵可以將單縫衍射中心最大值的位置從零級光譜無色散轉(zhuǎn)移到其他色散光譜級，從而使能量變?yōu)楦小?/div>
