| 基于平板波导的小型红外光栅光谱仪光学设计 |
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| 引用本文： | 李扬裕,方勇华,李大成,刘洋.基于平板波导的小型红外光栅光谱仪光学设计[J].光谱学与光谱分析,2015(3):841-845. |
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| 作者姓名： | 李扬裕 方勇华 李大成 刘洋 |
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| 作者单位： | 1. 中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031; 中国科学院大学，北京 100049
2. 中国科学院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥,230031 |
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| 基金项目： | 中国科学院合肥物质科学研究院院长基金项目和国家自然科学基金项目 |
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| 摘 要： | 为实现红外光谱仪器的小型化,通过分析现有小型光谱仪,提出了一种基于平板波导的小型红外光栅光谱仪的设计方法。平板波导光谱仪的小型化原理与一般的微小型光谱仪不同。在平板波导光谱仪中,光束被限制在一层薄薄的平板波导介质中传播,看起来像是整个光学系统被压扁了。在垂直于平板波导的方向上光学元件的尺寸可以做到很小,从而显著减小光学系统的尺寸。该系统的设计可分为Czerny-Turner结构设计、波导结构设计。先根据像差理论设计Czerny-Turner结构,目标是保证光谱分辨率及校正像差;然后根据几何光学理论设计波导结构,包括平板波导和两个柱面透镜,目标是压缩光束并校正像散;最后将它们输入Zemax软件中进行综合优化,以获得最优的光学系统。据此方法设计了一个平板波导红外光栅光谱仪,工作波段为8~12μm,数值孔径为0.22,采用线阵探测器。通过Zemax软件对结果进行分析和评价,表明仪器光学系统的尺寸为130mmX125mmX20mm,工作波段内光谱分辨率达到80nm,满足设计指标要求。证明了该优化设计方法是可行的,所得系统尺寸小、性能高。
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| 关 键 词： | 小型光谱仪 光学设计 平板波导 Czerny-Turner结构 |
Optical Design of Miniature Infrared Gratings Spectrometer Based on Planar Waveguide |
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| LI Yang-yu,FANG Yong-hua,LI Da-cheng,LIU Yang.Optical Design of Miniature Infrared Gratings Spectrometer Based on Planar Waveguide[J].Spectroscopy and Spectral Analysis,2015(3):841-845. |
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| Authors: | LI Yang-yu FANG Yong-hua LI Da-cheng LIU Yang |
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| Institution: | LI Yang-yu;FANG Yong-hua;LI Da-cheng;LIU Yang;Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics,Chinese Academy of Sciences;University of Chinese Academy of Sciences; |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Miniature spectrometer Optical design Planar waveguide Czerny-Turner structure |
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