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光路设计是微型光纤光谱仪使用的重中之重

发布时间:2022-01-10      点击次数:240
  由于光谱仪的尺寸限制,当微型光纤光谱仪满足一定的光谱范围时,其分辨率往往很难低于0.1nm。一些特殊应用要求光谱仪不仅体积小,而且光谱分辨率非常高。光路设计是微型光谱仪的重要组成部分。光谱分辨率直接影响微型光谱仪测量系统的性能。

 

微型光纤光谱仪

 
 

  目前绝大多数平面光栅光谱仪采用车尔尼特纳光路结构。根本原因在于结构紧凑、体积小、成本低,结构简单,光路对称,与光谱平面基本平坦。此外,这种结构的图像质量随着距中心距离的增加而劣化的速度比其他反射式成像结构要慢得多,因此它可以保证广谱的令人满意的图像质量。该结构由狭缝、球面反射准直器、平面衍射光栅、球面反射聚焦镜和CCD组成。入射光从狭缝入射,经准直器准直后投射到光栅上。光栅分离不同波长的光。最后,聚光镜将分离后的光聚焦到探测器CCD上,进行相应的信号采集和分析。CT光路结构分为M型和十字型。M型光路的彗差和分辨率在光谱测量范围内稳定。
  为实现微型光纤光谱仪高分辨率、小型化的设计目标,便于与机械结构尺寸的匹配,光谱仪的设计指标确定为体积为90mm×130mm×40mm,光谱测量范围为820纳米980nm,光谱分辨率为0.05nm。但是由于对光谱分辨率的要求很高,我们只能设计880nm左右的光谱测量范围900nm微型光谱仪,再通过优化旋转8个光栅倾角,光谱测量范围达到820nm?980nm,从而达到设计指标。
  光栅是微型光纤光谱仪光路系统中的核心器件,因此光栅的选择非常重要。在现代光谱仪中,多采用闪耀光栅代替平面透射光栅,主要是因为闪耀光栅可以将单缝衍射中心最大值的位置从零级光谱无色散转移到其他色散光谱级,从而使能量变为更集中。
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