双罗兰圆结构光谱仪的光学系统设计

摘要

提出一种基于双罗兰圆光学结构的光谱仪光学系统及其设计方法。其中,200 nm~500 nm光路为常规的罗兰圆光学结构;500 nm~700 nm光路运用凹面光栅第零衍射级次光谱线,利用平面反光镜将谱线射入另一个凹面光栅,实现了双罗兰圆光学结构。根据设计要求及光学系统各个参数之间的相互约束,设计、计算出光学系统各个参数指标,基于Zemax仿真分析,调整光学参数并验证光学系统的可行性。针对平面信号探测器在罗兰圆周上存在像差问题,利用反光镜增添信号探测器的可摆放个数,使像差比初始结构减小4.475μm,光谱仪整体光学结构尺寸小于400 mm×500 mm。仿真结果表明:光谱仪所测的光谱波段范围可达200 nm~700 nm,全波段分辨率达0.4 nm。