一种高分辨率光栅光谱仪的光路设计

摘要

光谱仪在光纤通信系统中具有非常重要的作用,被用于探测光源光谱辐射特征,测量光源波长、功率和信噪比等关键指标。传统光栅光谱仪通过增加光栅线数和准直光路系统焦距的办法来提高分辨率,却带来成本高、仪器体积大、调试困难等问题。为此,研究提出了基于光栅四次衍射的光谱仪光路设计,通过棱镜和平面镜的多次反射,使光信号经过四次衍射,这可极大提高分辨率并减小光路体积。研究分析了新设计的光路原理,建立了四次衍射中波长与色散率、分辨力之间的关系方程式,并使用Zemax软件进行了仿真模拟。仿真结果与理论计算一致,均表明新光路设计能够满足600 nm～1700 nm波段分光,分辨力C波段大于20 pm,1700 nm时的最高分辨力为13 pm。