光谱仪光源双光束准直的自由曲面透镜

发布时间：2017-10-24 17:29

  本文关键词：光谱仪光源双光束准直的自由曲面透镜

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【摘要】：为了使光谱仪在分辨率基本不变的同时增宽工作光谱范围,利用非成像原理设计了自由曲面透镜,将光源发出的宽工作谱段的光束准直为两束波长不同、方向不同的平行光,实现探测器上光谱的折叠分布.首先,根据两束入射光线经自由曲面折射前、后的矢量关系,建立自由曲面上点坐标的一阶偏微分方程组;然后,采用Runge-Kutta法对偏微分方程组进行数值差分求解,得到自由曲面离散采样点,进而构建得到自由曲面透镜,将自有曲面透镜导入ZEMAX软件中对光源的双光束准直进行模拟,在Tracepro软件中进行光线追迹分析其照度分布;最后,将自由曲面透镜应用于近红外光谱仪中,将波段为800~2 400 nm的光源准直为两束波长分别为800~1 600 nm和1600~2 400 nm的方向不同的平行光束,经单个光栅色散后由成像透镜组成像在探测器表面,形成两组相互平行且首尾相连的折叠光谱,光谱仪的分辨率优于10 nm.结果表明,采用该自由曲面透镜可以同时实现光谱仪的高分辨率和宽工作光谱范围,且使光谱仪的结构更加紧凑.
【作者单位】： 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;中国科学院大学;中国科学院沈阳自动化研究所;中国刑事警察学院;
【关键词】： 近红外光谱仪 自由曲面 双光束准直 偏微分方程组 Runge-Kutta法
【分类号】：TN202;;TN21
【正文快照】： 近红外光谱区主要记录了含氢基团(如C-H、N-H、OH键等)振动的合频与倍频吸收等信息,通过分析物质的近红外光谱,可以获得丰富的物质结构和组成信息.随着化学计量学和计算机技术的发展,近红外光谱仪的应用已经从农业快速扩展到医药、石油化工、纺织业和国防等领域,成为质量控制

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