宽谱段Czerny-Turner光谱仪设计

摘要

为满足宽波段高光谱Czerny-Turner结构光谱仪的要求,基于像差理论,一方面通过光栅产生的像散补偿球面反射镜的像散,另一方面通过柱面镜引入相反像散补偿剩余像散,达到全波段消像散的要求,从而提高Czerny-Turner结构光谱仪成像系统的分辨率。首先理论推导出光栅和柱面镜补偿像散的基础公式,并基于此分别设计出波段为900~1700 nm和1700~2500 nm全波段消像散的Czerny-Turner光谱仪成像系统,随后通过前置光路将两部分组合,从而实现波段范围在900~2500 nm的消像散Czerny-Turner结构光谱仪成像系统。此光谱仪系统全波段分辨率小于10 nm,物方数值孔径0.07,全波段点列图均方根半径小于4μm。ZEMAX的优化分析表明,该光谱仪在全波段范围内不仅达到消像散要求,而且具有较好的成像质量。