低波数高分辨率宽光谱拉曼光谱仪的集成化设计

杨洁; 杨照清; 方晨霆; 谈晗芝; 郭汉明

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

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低波数高分辨率宽光谱拉曼光谱仪的集成化设计

光学器件及系统设计 | 更新时间：2025-09-01

- 低波数高分辨率宽光谱拉曼光谱仪的集成化设计
- Integrated design of low wavenumber and high-resolution Broad-Spectrum Raman spectrometer
- 光学技术 2021年47卷第6期页码：647-653
- 作者机构：
  
  1. 1:上海理工大学光电信息与计算机工程学院
  2. 2:上海理工大学上海市现代光学系统重点实验室
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(61975125)
- DOI：10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2021.06.002
  中图分类号：
- 纸质出版：2021
- 稿件说明：
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杨洁, 杨照清, 方晨霆, 等. 低波数高分辨率宽光谱拉曼光谱仪的集成化设计[J]. 光学技术, 2021,47(6):647-653.

Integrated design of low wavenumber and high-resolution Broad-Spectrum Raman spectrometer[J]. 2021, 47(6): 647-653.
杨洁, 杨照清, 方晨霆, 等. 低波数高分辨率宽光谱拉曼光谱仪的集成化设计[J]. 光学技术, 2021,47(6):647-653. DOI： 10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2021.06.002.

Integrated design of low wavenumber and high-resolution Broad-Spectrum Raman spectrometer[J]. 2021, 47(6): 647-653. DOI： 10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2021.06.002.

摘要

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。

Abstract

关键词

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