【摘 要】
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光谱技术作为一种获取物质信息的重要手段,已被广泛应用于太空探索、军事科技、空间遥感、生物医学、以及环境监测等诸多重要领域。中阶梯光栅由于其闪耀角大和光栅常数大,因而具有高色散率,高分辨率及全谱闪耀等特性,常用于天文仪器或高端商用光谱仪中。常规的中阶梯光栅光谱仪光路的成像系统主要由单反射镜组成,存在全光谱范围内成像分辨率分布不均,边缘波长处分辨率远低于中心波长处分辨率的问题。本文研究了中阶梯光栅光谱
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光谱技术作为一种获取物质信息的重要手段,已被广泛应用于太空探索、军事科技、空间遥感、生物医学、以及环境监测等诸多重要领域。中阶梯光栅由于其闪耀角大和光栅常数大,因而具有高色散率,高分辨率及全谱闪耀等特性,常用于天文仪器或高端商用光谱仪中。常规的中阶梯光栅光谱仪光路的成像系统主要由单反射镜组成,存在全光谱范围内成像分辨率分布不均,边缘波长处分辨率远低于中心波长处分辨率的问题。本文研究了中阶梯光栅光谱仪的像面均匀化方法,以改善宽光谱范围内的整体分辨率,完成的主要工作如下:1、提出将离轴三反光学系统（TMA）作为中阶梯光栅交叉色散成像光路的方案,利用离轴三反光学系统无色差、视场大、像质高、光路易于折叠的优势,提高宽光谱范围内的整体光谱分辨率。2、设计了折叠型中阶梯光栅交叉色散光谱仪光路。反射棱镜与中阶梯光栅的色散方向垂直,TMA将色散开的光路成像于像面。系统光谱波段为200 nm-600 nm,全光谱范围内仿真分辨率优于30 pm。光路仿真结果表明,相对以单抛物面反射镜为成像镜的光路,TMA系统可有效改善边缘波长处的像质,提高全谱范围内的整体分辨率。3、分析了中阶梯光栅光谱仪交叉色散形成的二维谱图,建立了中阶梯光栅光谱仪谱图中二维坐标与一维波长一一对应的谱图模型。4、设计了实验平台,搭建了实验光路,完成了光谱实测。实验结果表明,结合TMA的中阶梯光栅光谱仪光路在全谱范围内谱图成像质量较均匀。以卤钨灯和汞氩灯为光源,系统在365.015nm、404.656 nm、435.833 nm和546.074 nm处光谱分辨率分别为23.46 pm、27.20 pm、32.74 pm和40.92 pm。
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