高精度测温拉曼激光雷达光谱仪的光学设计

作者：刘洋; 张天舒; 赵雪松; 项衍; 邓潘; 吕立慧

来源：光学精密工程, 2018, 26(08): 1904-1909.

• 拉曼激光雷达
• 双光栅光谱仪
• 闪耀光栅
• 线分辨率

为了抑制边缘纯转动拉曼光谱成像偏差,提出了一种高精度测温拉曼激光雷达光谱仪光学系统设计。该系统利用非球面透镜组对光谱仪成像球差进行校正,针对光谱仪10mm/nm的线分辨率要求,采用双光栅结构设计并对测温拉曼光谱仪各参数进行光线追迹,拟合得到双光栅的入射角、准直镜焦距和聚焦镜焦距的最优值。将拟合最优化结果代入Zemax软件进行优化分析,结果显示单个成像光谱成像宽度控制在0.771 5mm,间隔0.1nm的纯转动连续光谱成像中心间隔可以达到1mm,满足了线阵探测器对成像质量的要求。通过计算在J=6级的纯转动拉曼后向散射信号对瑞利-米散射信号实现了108抑制,达到了高精度纯转动拉曼激光雷达测温的目的,解决了目前双光栅光谱技术无法达到提取355nm波段纯转动拉曼高光谱精度的要求,对测温拉曼激光雷达的技术发展有着深远的意义。

• 单位
  中国科学技术大学; 中国科学院安徽光学精密机械研究所; 中国科学院，安徽光学精密机械研究所; 电子工程学院