本文關鍵詞：基于平板波導的小型紅外光柵光譜儀光學設計

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【摘要】：為實現(xiàn)紅外光譜儀器的小型化,通過分析現(xiàn)有小型光譜儀,提出了一種基于平板波導的小型紅外光柵光譜儀的設計方法。平板波導光譜儀的小型化原理與一般的微小型光譜儀不同。在平板波導光譜儀中,光束被限制在一層薄薄的平板波導介質中傳播,看起來像是整個光學系統(tǒng)被壓扁了。在垂直于平板波導的方向上光學元件的尺寸可以做到很小,從而顯著減小光學系統(tǒng)的尺寸。該系統(tǒng)的設計可分為Czerny-Turner結構設計、波導結構設計。先根據(jù)像差理論設計Czerny-Turner結構,目標是保證光譜分辨率及校正像差;然后根據(jù)幾何光學理論設計波導結構,包括平板波導和兩個柱面透鏡,目標是壓縮光束并校正像散;最后將它們輸入Zemax軟件中進行綜合優(yōu)化,以獲得最優(yōu)的光學系統(tǒng)。據(jù)此方法設計了一個平板波導紅外光柵光譜儀,工作波段為8~12μm,數(shù)值孔徑為0.22,采用線陣探測器。通過Zemax軟件對結果進行分析和評價,表明儀器光學系統(tǒng)的尺寸為130mmX125mmX20mm,工作波段內光譜分辨率達到80nm,滿足設計指標要求。證明了該優(yōu)化設計方法是可行的,所得系統(tǒng)尺寸小、性能高。
【作者單位】： 中國科學院安徽光學精密機械研究所;中國科學院大學;
【關鍵詞】： 小型光譜儀 光學設計 平板波導 Czerny-Turner結構
【基金】：中國科學院合肥物質科學研究院院長基金項目 國家自然科學基金項目(61275173)資助
【分類號】：TH744.1
【正文快照】： 使用的波導為中空波導,由上下兩塊鍍金反射平板組成,也弓|言 采用羅蘭光學結構。由于紅外波段的凹面光柵設計加工困難,且羅蘭光學結構比Czemj^Turner結構的像差大,因此很多物質在紅外波段有豐富的分子“指紋”光譜特征,紅 應用尚不成熟。外光譜分析技術在環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)學及醫(yī)藥

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本文編號：565018