Seya-Namioka光栅一体化设计方法及误差分析

发布时间：2020-02-20 06:24

【摘要】：Seya-Namioka光栅是凹面光栅单色仪的核心元件,由于其不仅具有色散功能,还具有将衍射光线聚焦的作用,用它作色散元件不仅可以省去辅助的聚焦光学元件,还可以减小光谱仪器的体积,利于实现单色仪的小型化与便携式,在光谱分析领域的应用日益广泛。随着光栅单色仪的不断发展,对光栅光谱性能的要求也日渐提高,对于Seya-Namioka凹面光栅的消像差设计以及小型高分辨率单色仪优化设计的研究工作变得十分活跃。鉴于此,本论文针对Seya-Namioka凹面光栅的优化设计方法进行改进,并对光栅参数误差分析等一系列问题做了深入的研究。主要研究工作如下:第一、本文在凹面光栅消像差方法和点列图均方根函数的基础上,结合两种优化设计方法的优点,提出了将两种方法结合的一体化设计方法,利用各像差系数的平方加权求和作为优化的次级目标函数,将优化结果带入均方根函数中求得最优参数解,不仅能够明确的给出各种像差的表达式,而且克服了传统消像差设计方法中每种像差独立优化不能明确的表示光谱的成像质量的缺点,同时也解决了传统的均方根函数计算困难的问题,有利于高分辨率光栅单色仪的研制。第二、一体化设计方法的推导及验证。对比一体化设计方法与传统的设计方法所得光栅的优化参数,在相同使用条件的基础上,模拟不同优化参数点列图的成像情况,证明一体化设计方法对光栅的成像质量有明显的改善。并应用一体化设计方法具体的设计了一种凹面光栅。第三、本论文在优化设计的基础上,应用光线追迹点列图的方法对所设计的Seya-Namioka光栅进行像质评价,并针对产生较大离焦像差的曲率半径误差进行了补偿作用分析,通过改变使用参数补偿曲率半径误。在满足仪器设计要求的前提下,增大了曲率半径的误差容限,有利于光栅使用过程中的误差装调,对整个单色仪的研制有一定的指导作用。
【图文】：

图 1.2 单色仪的外观图.Vashchenko, Ye.A. Loza 等人研究了适用于非传设计不同的是，这种方法不采用全局坐标，即将个局部的坐标系来进行计算，这种方法对于非球的优化作用，并可以获得精准的光谱图像，此外

小型三光栅单色仪示意图
【学位授予单位】：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN25

【参考文献】

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本文编号：2581248