变间距凸面光栅成像光谱系统的消像散设计
Optics and Precision Engineering（2020）
Abstract
为了在系统结构简单的前提下实现凸面光栅成像光谱仪的大相对孔径、高分辨率成像、轻小型化以及系统的易加工装调,优化设计了一种基于变间距凸面光栅的消像差凸面光栅成像光谱系统,该系统为双光学元件全反射式同心结构,克服了已有消像差结构的复杂性与应用局限性.提出了基于光栅的像差理论进行消像差的设计方法,构建了系统的几何像差理论模型,并结合罗兰圆条件分析了系统在子午与弧矢方向上的聚焦条件,建立了凸面光栅刻线间距与系统像散关系的数学模型;通过全局化的优化算法实现了对凸面光栅成像光谱仪的消像散设计.设计结果表明:该消像散的凸面光栅成像光谱系统在300～800 nm实现了相对孔径为F/2.7时极限光谱分辨力优于1.9 nm的高像质成像,可实现约201个高光谱通道,而且系统在全波段内的光学传递函数值优于0.7,对轻小型、高光谱的消像差凸面光栅成像光谱仪的研究具有重要意义.
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spectrometer,imaging,grating,anastigmatic design,line-space
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