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交叉非对称型Czerny-Turner光谱仪光学系统设计
  • ISSN号:1004-4213
  • 期刊名称:《光子学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH744.1[机械工程—光学工程;机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:合肥工业大学光电技术研究院特种显示技术教育部重点实验室, 特种显示技术国家工程实验室,合肥230009
  • 相关基金:国家重大科学仪器设备开发专项(No.2013YQ220749); 中央高校基本科研业务费专项资金(No.JZ2016HGBZ0754)资助
中文摘要:

根据Czerny-Turner结构光谱仪工作原理,以便携式微型光学系统为设计目标,设计了一种光谱范围为200900nm的交叉非对称型Czerny-Turner光谱仪光学系统.通过分辨率、光谱范围等设计要求确定光谱仪大致结构后,引入初级像差对初始结构进行进一步优化.首次提出将球差约束条件与光阑面选取相结合,设计流程确定准直镜通光口径、光栅初始尺寸及聚焦镜中心波长对应口径,继而结合彗差约束条件,确定球面镜离轴角,并基于几何光学确定聚焦镜初始通光口径的方法.利用ZEMAX软件对初始参量进行模拟优化,并采用自主研制的样机进行光谱测量,分析结果表明,该光学系统能够在狭缝宽度为25μm,光栅常数为1.667μm/line条件下,实现中心波长分辨率优于1nm,边缘波长分辨率优于1.5nm.

英文摘要:

According to the working principle of Czerny-Turner structure spectrometer,to make the system miniature and portable as specific design objectives,a crossed-asymmetric Czerny-Turner spectrometer with spectral range of 200nm900 nm was designed.Based on the spectrometer resolution and spectral range,we could determine the general structure.Then the primary aberration was used to optimize the initial structure,first proposed combining the spherical aberration constraints and aperture surface selection and designed process to determine the collimating mirror aperture,initial grating size and focusing lens aperture of the center wavelength,and then combined with the constraints of coma to calculate the spherical mirror off-axis angle,and based on geometric optics to determine the initial focus lens aperture.The imaging simulation,analysis and optimization for optical system were carried out with optical design program ZEMAX.The spectrum of mercury-argon light and the spectrum of halogen light are measured by our self-developed spectrometer.The results of analysis demonstrated that the optical system achieved central wavelength resolution less than 1nm,edge wavelength resolution less than 1.5nm,in conditions of the slit width is 25μm,the groove spacing is 1.667μm/line.

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期刊信息
  • 《光子学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 西安光机所
  • 主编:侯洵
  • 地址:西安市高新区新型工业园信息大道17号47分箱
  • 邮编:710119
  • 邮箱:photo@opt.cn
  • 电话:029-88887564
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-4213
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1235/O4
  • 邮发代号:52-105
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊,曾获中国光学学会先进期刊奖,中国科学院优秀期刊三等奖,陕西省国防期刊一等奖等
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),波兰哥白尼索引,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:20700