本文關(guān)鍵詞：基于平板波導(dǎo)的小型紅外光柵光譜儀光學(xué)設(shè)計(jì)

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【摘要】：為實(shí)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(dǎo)的小型紅外光柵光譜儀的設(shè)計(jì)方法。平板波導(dǎo)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(dǎo)光譜儀中,光束被限制在一層薄薄的平板波導(dǎo)介質(zhì)中傳播,看起來像是整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)被壓扁了。在垂直于平板波導(dǎo)的方向上光學(xué)元件的尺寸可以做到很小,從而顯著減小光學(xué)系統(tǒng)的尺寸。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可分為Czerny-Turner結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、波導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。先根據(jù)像差理論設(shè)計(jì)Czerny-Turner結(jié)構(gòu),目標(biāo)是保證光譜分辨率及校正像差;然后根據(jù)幾何光學(xué)理論設(shè)計(jì)波導(dǎo)結(jié)構(gòu),包括平板波導(dǎo)和兩個(gè)柱面透鏡,目標(biāo)是壓縮光束并校正像散;最后將它們輸入Zemax軟件中進(jìn)行綜合優(yōu)化,以獲得最優(yōu)的光學(xué)系統(tǒng)。據(jù)此方法設(shè)計(jì)了一個(gè)平板波導(dǎo)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(cè)器。通過Zemax軟件對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析和評(píng)價(jià),表明儀器光學(xué)系統(tǒng)的尺寸為130mmX125mmX20mm,工作波段內(nèi)光譜分辨率達(dá)到80nm,滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。證明了該優(yōu)化設(shè)計(jì)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(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所;中國科學(xué)院大學(xué);
【關(guān)鍵詞】： 小型光譜儀 光學(xué)設(shè)計(jì) 平板波導(dǎo) Czerny-Turner結(jié)構(gòu)
【基金】：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院院長基金項(xiàng)目 國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61275173)資助
【分類號(hào)】：TH744.1
【正文快照】： 使用的波導(dǎo)為中空波導(dǎo),由上下兩塊鍍金反射平板組成,也弓|言 采用羅蘭光學(xué)結(jié)構(gòu)。由于紅外波段的凹面光柵設(shè)計(jì)加工困難,且羅蘭光學(xué)結(jié)構(gòu)比Czemj^Turner結(jié)構(gòu)的像差大,因此很多物質(zhì)在紅外波段有豐富的分子“指紋”光譜特征,紅 應(yīng)用尚不成熟。外光譜分析技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)及醫(yī)藥

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本文編號(hào)：565018