基于二维全谱的高分辨率中阶梯光谱仪光学系统设计

简介：
本研究致力于开发一种新型高分辨率中阶梯光谱仪光学系统，采用二维全谱技术，旨在大幅提高光谱分析的精度和效率。该设计结合先进的光学元件与创新布局，适用于广泛科研及工业应用需求。 传统的罗兰圆光谱仪与Czerny-Turner型光谱仪通常使用刻线密集的光栅以及较长的成像焦距来提升其分辨率，但这种做法会导致成本上升及设备体积增大。为解决这一问题，本段落提出了一种结合中阶梯光栅和低色散棱镜的设计方法。 文中详细探讨了中阶梯光栅的工作原理及其应用，并给出了基于该技术设计高分辨光谱仪的基本步骤。通过实际案例展示，作者设计出一款采用400毫米焦距的光学系统，在180至800纳米全波段内实现二维光谱成像。 利用Zemax光学软件对设计方案进行了光线追踪分析，结果显示：在单个CCD像素（尺寸为24mm×24mm）范围内可捕捉到50%~70%的环围能量；且当工作于200纳米波长时，系统分辨率能达到0.00675纳米。这些数据表明设计完全符合预期性能指标要求。