改进的宽谱段车尔尼-特纳光谱成像系统设计.docxVIP

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2025-02-17 发布于山东
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改进的宽谱段车尔尼-特纳光谱成像系统设计.docx

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第20卷第2期2012年2月

光学精密工程

OpticsandPrecisionEngineering

Vol.20No.2Feb.2012

文章编号1004-924X(2012)02-0233-08

改进的宽谱段车尔尼-特纳光谱成像系统设计

薛庆生*,陈伟

(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033)

摘要：针对传统的车尔尼-特纳光谱仪像散较大的缺点，基于像差理论，提出了一种改进的车尔尼-特纳光谱成像系统。将平面光栅置于发散光中，利用平面光栅产生的像散来补偿物镜产生的像散。推导出了宽谱段像散同时校正条件，实现了宽谱段像散的同时校正。具体分析了像差校正的原理和方法，编制了初始结构快速计算程序。作为实例，设计了一个谱段为540~780nm的宽谱段像散同时校正车尔尼-特纳光谱成像系统，利用光学设计软件ZEMAX-EE对该光谱成像系统进行了光线追迹和优化设计，并对设计结果进行了分析。结果表明，全视场调制传递函数在整个工作波段均达到0.52以上，实现了宽谱段像散的同时校正，并获得了良好的成像质量，满足了设计指标要求，结果也证实了所提出的改进方法是可行的。

关键词：光学设计；车尔尼-特纳光谱成像系统；高光谱成像仪；平面光栅；像差校正中图分类号：0433.1;TH744.1文献标识码：Adoi:10.3788/OPE0233

DesignofmodifiedCzerny-Turnerspectralimagingsystemwithwidespectralregion

XUEQing-sheng*,CHENWei

(ChangchunInstituteofOptics,FineMechanicsandPhysics,

ChineseAcademyofSciences,Changchun130033,China)

*Correspondingauthor,E-mail:xueqs_ciomp@163.com

Abstract:AmodifiedCzerny-Turnerspectralimagingsystemwasdevelopedbasedonaberrationtheo-rytominimizethelargeastigmatisminclassicalCzerny-Turnerspectrometers.Theastigmatismfromaplanegratingplacedinthedivergentlightbeamwasusedtocompensatetheastigmatismfromanob-jectivelens.Thebroadbandastigmatismcorrectedsimultaneouslyconditionswerededuced,andthea-stigmatismwascorrectedinawidespectralregion.Theprincipleandmethodofastigmatismcorrec-tionwereanalyzedindetail,andtheinitialparametercomputingwasprogramed.Asanexample,aCz-erny-Turnerimagingspectralsystemoperatingin540-780nmwasdesigned.Theraytracingandop-timizationforthespectralimagingsystemwereperformedwithZEMAX-EEsoftware.Theanalyzedresultsdemonstratethatthetotalfield-of-viewmodulationtransferfunctionishigherthan0.52inthewholeworkingspectra.Thesystemshowsgoodimagi