一种基于CT结构的超薄光谱仪光学模型的制作方法

本发明属于光谱仪器光学模型设计领域，具体涉及一种基于ct结构的超薄光谱仪光学模型。

背景技术：

目前，市场上无论是国内还是国外，基于ct结构的光谱仪光路设计成为主流，具有高通量、高分辨率和微型化等优点的光谱仪也越来越受到消费者的欢迎。同时兼具高通量、高分辨率和微型化优点的光谱仪也成为未来光谱仪发展趋势。

传统的基于ct结构的光谱仪，从光源发出的光，经过准直镜才能进行准直，这对准直镜的曲率设计提出很高要求，同时，由于传统ct结构的准直镜与光源距离较远，导致后续光路在光栅和聚焦镜的弧矢方向高度增加。这也是制约光谱仪微型化的一个重要影响因素。

技术实现要素：

为了解决传统ct结构光谱仪光路设计的不足，本发明提供了一种基于ct结构的超薄光谱仪光学模型，旨在使其同时兼具高通量、高分辨率和微型化的优点。

本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：

本发明公开了一种基于ct结构的超薄光谱仪光学模型，其特点在于：包括依次排列的光源、第一柱透镜、准直镜、光栅、聚焦镜、第二柱透镜和线性阵列探测器。

本发明的有益效果是：

(1)本发明提出的光路设计模型具有简单、易于操作的特点，相比与传统光谱仪光路设计，本发明所涉及的关键器件—柱透镜，随着现在工艺越来越成熟，显著降低了机械加工成本，其所达到的效果优于球面镜。

(2)本发明在传统ct结构光谱仪的光路模型中加入柱透镜，柱透镜分别加在光源和准直镜、聚焦镜和线性阵列探测器之间，在保持数值孔径较大为0.22的情况下，依然能达到使整个光路在弧矢方向的高度值在4mm之间的效果，且同时兼具高通量、高分辨率和微型化的特点。

附图说明

图1为本发明的光学模型示意图，图中标号：1为光源；2为第一柱透镜；3为准直镜；4为光栅；5为聚焦镜；6为第二柱透镜；7为线性阵列探测器；

图2为本发明光学模型结构与去掉柱透镜时光路模型结构的光路效果对比示意图；

图3为本发明展示高分辨率示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作详细描述。

如图1所示，一种基于ct结构的超薄光谱仪光学模型，包括依次排列的光源1、第一柱透镜2、准直镜3、光栅4、聚焦镜5、第二柱透镜6和线性阵列探测器7。

本发明通过在光源和准直镜之间加入柱透镜来达到使整个弧矢方向的光路控制在4mm之间，可大大的减少准直镜和聚焦镜的尺寸，从而使得整个光谱仪器件尺寸更小，达到微型化的效果；同时，在聚焦镜和线性阵列探测器之间加入的柱透镜使到达探测器的光呈现出高通量的优点。

在具体实施中，为了更好的展示本发明的优点，设置如下参数：准直镜曲率半径选为84mm，并将准直镜设为柱面；光栅为900线对，正1级衍射；聚焦镜曲率半径选为136mm；柱透镜曲率半径为2mm，玻璃材料选为k9；数值孔径为0.22；选700nm、900nm、1100nm三个波长。整个光路效果如图2(a)所示。为了表明微型化的优点，将本发明光学模型中的两个柱透镜去掉，并且将数值孔径改为0.05，其光路效果如图2(b)所示。从zemax数据中可以看出，图2(a)中光路范围在4mm以内，图2(b)中光路范围6mm以内。

如图3，选取波长为900和900.5nm，查看点列图，可以看出在0.5nm的差值下，本发明的光学模型依然能够保持较高的分辨率。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所设计的光学模型的前提下，还可以做出简单替换和尺寸修改都应当视为属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于CT结构的超薄光谱仪光学模型，其包括依次排列的光源、第一柱透镜、准直镜、光栅、聚焦镜、第二柱透镜和线性阵列探测器。本发明的光学模型具有高通量、高分辨率、微型化和弧矢方向的光路范围超薄的优点。

技术研发人员：夏果;蔡晓波;封志伟
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2019.03.26
技术公布日：2019.06.07