基于柱面镜的Wadsworth光栅成像光谱仪的利记博彩app
【专利摘要】基于柱面透镜的Wadsworth光栅成像光谱仪，属于光谱【技术领域】，为了解决传统Wadsworth光谱仪工作波段内的各波长像散会随工作波段的扩展而逐渐增大，存在光谱弯曲，不易实现平像场，难以应用在成像光谱仪中的问题，该光栅成像光谱仪包括狭缝、准直镜、凹面光栅和柱面透镜；准直镜为离轴抛物镜，狭缝位于准直镜的焦点位置；由狭缝出射的发散光经准直镜后成为平行光束，所述平行光束入射在凹面光栅上，经凹面光栅色散后的出射光束的中心波长需位于凹面光栅的法线上；出射的色散光束经柱面透镜后重新聚焦在像面上；柱面透镜在凹面光栅和像面间的摆放位置、倾斜角度和柱面透镜的自身楔角需要一定条件。
【专利说明】基于柱面镜的Wadsworth光栅成像光谱仪
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种新型的基于柱面透镜的改进型Wadsworth光栅色散成像光谱仪， 属于光谱【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 成像光谱仪的基本组成包括狭缝、准直系统、色散系统、聚焦系统和探测器系统。 在进行成像光谱仪光学系统设计时，为了可以在宽波段上实现对狭缝像的高分辨率光谱成 像，需要解决以下几个问题：
[0003] (1)尽可能的实现全波段的像散消除；
[0004] (2)尽量消除光谱弯曲，使得像面为平像场；
[0005] (3)对狭缝上任意点对应的视场角均实现像差消除。
[0006]Wadsworth光谱仪系统的发明时间很早，且由于其可对中心波长完善会聚，体积 小，组成元件简单易装调的特点而得到了一定的使用。但是，传统Wadsworth光谱仪系统的 缺点也是显而易见的，其工作波段内的各波长像散会随工作波段的扩展而逐渐增大，存在 光谱弯曲，不易实现平像场，因此通常很少用于较宽波段的成像光谱仪系统中。
【发明内容】
[0007] 本发明为了解决传统Wadsworth光谱仪工作波段内的各波长像散会随工作波段 的扩展而逐渐增大，存在光谱弯曲，不易实现平像场，难以应用在成像光谱仪中的问题，提 供一种适用于宽波段探测的基于柱面镜的Wadsworth色散成像光谱仪，通过在光路中增加 带有楔角和一定倾斜角度的柱面透镜，使改进系统在宽波段上获得了完善的成像效果，提 升了同类结构的光学成像性能。
[0008] 本发明解决技术问题的技术方案是：
[0009] 基于柱面镜的Wadsworth光栅成像光谱仪，其包括狭缝、准直镜、凹面光栅和柱面 透镜；准直镜为离轴抛物镜，狭缝位于准直镜的焦点位置；由狭缝出射的发散光经准直镜 后成为平行光束，所述平行光束入射在凹面光栅上，经凹面光栅色散后的出射光束的中心 波长需位于凹面光栅的法线上；出射的色散光束经柱面透镜后重新聚焦在像面上；柱面透 镜在凹面光栅和像面间的摆放位置、倾斜角度和柱面透镜的自身楔角需要满足以下三个条 件：
[0010] (a)柱面透镜到凹面光栅的距离Lec为：Lec=d-t
[0011] 其中rs为Wadsworth系统的弧矢像距，des为柱面透镜到原始像面的距离，t为柱 面透镜的厚度；
[0012] (b)柱面透镜的倾斜角度a为：
[0013]
【权利要求】
1.基于柱面镜的Wadsworth光栅成像光谱仪，其特征是，其包括狭缝（I)、准直镜（2)、 凹面光栅⑶和柱面透镜⑷；准直镜⑵为离轴抛物镜，狭缝⑴位于准直镜⑵的焦点 位置；由狭缝（1)出射的发散光经准直镜（2)后成为平行光束，所述平行光束入射在凹面光 栅（3)上，经凹面光栅（3)色散后的出射光束的中心波长需位于凹面光栅（3)的法线上；出 射的色散光束经柱面透镜（4)后重新聚焦在像面（5)上；柱面透镜（4)在凹面光栅（3)和 像面（5)间的摆放位置、倾斜角度和柱面透镜（4)的自身楔角需要满足以下三个条件： (a) 柱面透镜⑷到凹面光栅⑶的距离Lcc为：Lcc = d-t 其中rs为Wadsworth系统的弧矢像距，dcs为柱面透镜（4)到原始像面的距离，t为柱 面透镜（4)的厚度； (b) 柱面透镜⑷的倾斜角度a为：
式中fes为柱面透镜（4)弧矢方向曲率半径，A为Wadsworth系统的子午像距!^和弧 矢像距rs会聚距离差，A为衍射波长，0为对应的光栅衍射角，H为入射在柱面透镜（4)上 的光线的高度； (c) 柱面透镜（4)的自身楔角X由以下三式可以计算得出：
Y '为有楔角的柱面透镜（4)后端面与像面（5)之间的夹角，S为柱面透镜（4)在有 楔角和无楔角的时候中心波长从柱面透镜（4)到像面（5)的光程的改变角度，n为柱面透 镜（4)材料的折射率。
【文档编号】G01J3/28GK104330161SQ201410617243
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】于磊, 王淑荣, 林冠宇 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所