光学学报, 2020, 40 (21): 2105001, 网络出版: 2020-10-25   

棱镜-光栅组合分光结构参数的优化方法研究 下载: 969次

Optimal Design of Spectroscopic Structure Based on Prism-Grating Combination
作者单位
1 中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
2 山西省信息探测与处理重点实验室, 山西 太原 030051
摘要
针对现有的棱镜-光栅的组合设计存在结构复杂、调试困难的问题,建立了三棱镜-光栅组合色散的数学模型,提出了仅需改变三棱镜、光栅的空间相对位置来提高光谱色散线性度的双目标优化方法,获得了线性度良好的棱镜-光栅组合结构参数。采用光学标准件对模型的正确性进行仿真和实验验证。仿真结果表明:在400~1000 nm波段,系统具有长为15 cm、光谱线性度良好、结构简单的特点。实验结果表明,在420~780 nm波段,整体分辨率优于2 nm,进一步证明了该方法的有效性。本研究为棱镜-光栅组合设计提供了一种灵活、简单的结构设计方法。
Abstract
Aim

ing at the problems of complex structures and difficult debugging in the current design based on prism-grating combination, we established a mathematical model of dispersion based on prism-grating combination and proposed an optimization method of only changing the relative positions of the prism and grating to increase the spectral dispersion linearity. As a result, we obtained the parameters of the prism-grating combination structure with good linearity. Furthermore, we used optical standard elements to simulate and experimentally verify the correctness of the model, and the results showed that our system had the advantages of 15 cm length, good spectral linearity, and simple structure in the band of 400-1000 nm. Finally, the experiments demonstrated that the overall resolution was better than 2 nm in the band of 420-780 nm, which further proved the effectiveness of the proposed method. In a word, this paper provides a flexible and simple structural design method based on prism-grating combination.

曾朝斌, 刘宾, 夏正德, 师钰璋, 韩焱. 棱镜-光栅组合分光结构参数的优化方法研究[J]. 光学学报, 2020, 40(21): 2105001. Chaobin Zeng, Bin Liu, Zhengde Xia, Yuzhang Shi, Yan Han. Optimal Design of Spectroscopic Structure Based on Prism-Grating Combination[J]. Acta Optica Sinica, 2020, 40(21): 2105001.

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