如上所述在文章开头介绍光谱仪:狭缝的,一个光谱仪是一个多元化的单色成像系统映射入口狭缝到探测器的图像平面。文章题为yabo214“介绍一个光谱仪:缝”、“介绍一个光谱仪:衍射光栅”,和“介绍一个光谱仪:探测器”,讨论了三个主要的可配置组件光谱仪:狭缝光栅,探测器。
本文将讨论这些组件如何一起操作不同的光学组件创建一个完整的系统。通常,这个系统被称为光具座,或摄谱仪。
尽管许多不同的可能的光具座配置,最常见的类型是穿过Czerny-Turner,展开Czerny-Turner,凹面全息的光谱仪,如图1,图2和3,分别。
Czerny-Turner
交叉Czerny-Turner配置包括一个平的衍射光栅和两个凹镜子镜的焦距(图1)。1是选择,瞄准光入射狭缝,然后发出指导平行光束衍射光栅。
光衍射后,分为彩色组件,镜子2是用于聚焦光栅的光分散到探测器平面。
图1所示。交叉Czerny-Turner摄谱仪
一个紧凑、灵活的摄谱仪设计提供的交叉Czerny-Turner配置。在给定角度的衍射光栅色散值,两个镜的焦距可以提供不同的线性色散值,设计决定了光谱覆盖给定的探测器,分辨率,和遥感系统的长度。
几何优化配置时,交叉Czerny-Turner摄谱仪可以提供一个好的昏迷校正和一个扁平的光谱。然而,Czerny-Turner光具座显示了一个大型图像畸变因其离轴几何。这幅图像畸变可能扩大图像入口狭缝的宽度由几十微米。
因此,Czerny-Turner光学试验台主要用于低到中等分辨率光谱仪。虽然这个设计不是为了2 d影像,使用非球面镜片(如环形镜)而非球面反射镜可以一定程度的修正散光和球面像差。
为了减少图像畸变,Czerny-Turner光学试验台设计的焦距比数> 3,这限制了它的吞吐量。在光学系统中,焦距比数表达了入射光瞳直径的有效焦距和被定义为f / # = f / D, D是元素的直径和f是集合的焦距光学。
光学系统的光收集力量的特点是使用焦距比数。与数值孔径的关系焦距比数(NA) -另一个关键光学的概念是:f / # = 1 / (2•NA),数值孔径的光学系统是一个无量纲数描述的角度范围的系统可以发出或接受光。
相比,一个典型的多模光纤(NA≈0.22),相对较大的f / # Czerny-Turner光学长椅可以导致相对较高的杂散光光具座。可以减轻这一问题展开的光具座在一个简单的和具有成本效益的方式(图2)。
这使得它可以插入“梁块”光路,大大减少杂散光,因此,系统中光学噪声。虽然这个问题不是破坏性的近红外光谱和可见区有大量的信号和更高的量子效率,这无疑是一个问题的时候处理中微光紫外线应用。这使得展开Czerny-Turner摄谱仪适合紫外线应用程序需要在一个紧凑的形式。
图2。展开Czerny-Turner摄谱仪
凹面全息
凹面全息是第三个最常见的光具座,它是基于一个畸变纠正凹面全息光栅(CHG)。这里,凹面光栅作为一种既符合集中和分散元素,这有助于减少光学元素所需的数量。
因此,效率和吞吐量的摄谱仪都增加,使其更坚固和更高的吞吐量。全息光栅技术许可中的所有图像畸变校正镜,球形Czerny-Turner光谱仪在一个波长,具有良好的缓解跨广泛的波长范围。
图3。全息凹面摄谱仪
统治光栅相比,全息光栅提供了超过10倍减少杂散光,这有助于减少不必要的光线造成的干扰。裁决引擎产生衍射光栅裁定削减凹槽光栅衬底上的涂料层(通常是玻璃涂上一层薄薄的反光层)使用金刚石工具。
照相平版印刷的技术被用来产生一个全息衍射光栅。该方法利用全息干涉图样。衍射光栅,通过生产过程的性质,总是产生的缺陷,这可能包括表面不规则,周期误差,并间隔错误。
所有这些导致增加了杂散光和重影(假谱线周期性误差引起的)。然而,间距错误,周期性的错误,或不规则表面不产生的光学技术用于制造全息衍射光栅。这意味着,全息光栅大大减少杂散光(通常5 - 10 x低杂散光而裁定光栅)和鬼魂完全删除。
一般来说,统治光栅处理槽密度低时使用,例如小于1200 g /毫米。全息光栅是更好的选择,当低杂散光,沟密度高和/或凹面光栅是必要的。必须指出全息凹面光栅的最大衍射效率通常是~ 35%相比,普莱诺光栅裁定可以~ 80%的峰值效率。
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