超高分辨力微型光谱仪的光学系统设计

由于光谱仪的尺寸限制，微型光谱仪在满足一定光谱范围时，其分辨力往往难以小于0.1 nm。而一些特殊应用场合要求光谱仪不仅具有微小的尺寸，还要求具有极高的光谱分辨力。本文基于Zemax光学设计软件，通过选择合适的初始结构参数与评价函数，自动优化准直镜、聚焦镜、柱透镜、光栅，以及CCD间倾角和距离，设计出光谱分辨力高达0.05 nm，尺寸为90 mm×130 mm×40 mm的Czerny-Turner结构微型光谱仪。在此基础上优化出8个光栅倾斜角度，使微型光谱仪光谱分辨力在优于0.05 nm的同时，波段范围达到了820 nm~980 nm。所设计的光谱仪具有超高的光谱分辨力、微小的外形尺寸与适中的光谱范围等特点。