凹面光栅拉曼光谱仪的光学设计探讨

简介：
本文深入探讨了凹面光栅在拉曼光谱仪中的应用及其优化设计，旨在提升仪器的性能和检测效率。 在传统Czerny-Turner光谱仪结构的基础上设计了一种便携式拉曼光谱仪，该仪器采用凹面光栅和球面聚焦反射镜的组合结构。通过子午面上的凹面光栅像差理论计算出消初级彗差公式，并结合几何关系推导出了像面大小与系统参数之间的关系。 实验中选用532纳米激光作为激发光源，物方数值孔径为0.12，探测器则采用具有1024像素×64像素的电荷耦合器件（CCD），其中通过像元合并技术将二维阵列转化为线性CCD。利用Zemax软件对设计结果进行了模拟和分析，并得到了一个在537至615纳米波长范围内均能实现0.3纳米光谱分辨率的紧凑结构。 进一步地，在Zemax软件非序列模式下对该像面进行详细分析，结果显示整个波段都能被CCD有效接收。这证明了设计方案的有效性和可行性。