低波数高分辨率宽光谱拉曼光谱仪的集成化设计

作者：杨洁; 杨照清; 方晨霆; 谈晗芝; 郭汉明^*

来源：光学技术, 2021, 47(06): 647-653.

DOI：10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2021.06.002

• 光谱学
• 拉曼光谱仪
• 低波数
• 高分辨率
• 宽光谱
• 光学设计

针对有限像元数目的不同型号CCD,设计出同时具有低波数、高分辨率和宽光谱特点的光谱仪,对于提高拉曼光谱仪光学性能和满足集成化需求具有重要意义。针对2048像元数的CCD,基于消彗差Czerny-Turner M型光路结构,同时引入柱面透镜改善弧矢方向的像差,成功设计了一款激发波长为532nm,光谱范围为10～2500cm-1,分辨率为3cm-1的低波数高分辨率拉曼光谱仪;成像系统点列图、RMS(均方根)半径和调制传递函数(MTF)曲线值均有效证明了其光学性能完全满足设计要求;以此光路结构为基础,将CCD替换为另一种型号的1024像元数CCD,通过选用分光能力更强的光栅,并优化光栅角度,微调聚焦镜和像面位置参数,最终使该拉曼光谱仪光谱范围达到10～1800cm-1,分辨率提高到1.8cm-1。这两套光路均最大程度的利用了CCD的有限像元数,有效实现了高分辨率与宽光谱。同时两套光路的光学元件位置变化较小,有效保证了多型号CCD的光谱仪光机集成化设计要求。本文的工作不仅保证了光谱仪光机系统的集成化要求,同时满足系统低波数、高分辨率和宽光谱的设计要求,具有重要的实用价值。

• 单位
  上海理工大学