一种新型双光栅光谱仪光学系统设计与优化

由于所需测量的光谱范围较宽（276～700nm），而CCD探测器的接收面尺寸较小（14.3mm×10.5mm），根据所选用的平面光栅元件参数，采用传统的车尔尼-特纳型结构是无法满足的。基于该结构，利用光线相对光栅的入射角和衍射角与光栅转角的关系，提出了使用两块反射式平面光栅进行光谱分离的方法。通过理论计算，确定了两段光谱范围和两光栅的旋转及俯仰角度，采用ZEMAX软件建立多重结构，分别设置两块光栅的位置和波长参数，对光学系统进行了模拟分析和优化。结果表明，在像面上得到了两条谱面线展宽为14mm，中心间距8mm的光谱带，光谱分辨率优于1nm，各像差得到了充分校正，满足设计指标要求，很好地解决了宽光谱和探测器接收面尺寸之间的矛盾。