有多種批量生產(chǎn)的光纖光譜儀可供選擇蕴侧。光譜儀可以被視為商品或關鍵組件择同，具體取決于應用。在我們的系統(tǒng)中净宵，光譜儀是一個關鍵組件——我們非常關心它的性能和穩(wěn)定性敲才。在大規(guī)模生產(chǎn)的光譜儀中，需要進行工程權衡以瞄準z大的細分市場择葡，即商品光譜儀紧武。通常，目標是z小化占地面積和降低制造成本敏储，包括簡化組裝和校準脏里。
什么是 ARIEL 光譜儀虹曙？散光校正光纖光譜儀使用展開的迫横、固定/ 堅固的 Czerny-Turner 光具座，焦距為 80 mm恨狈。探測器：2048 像素cmos陣列。 USB2.0和1Gb LAN通信接口呛讲。所有數(shù)據(jù)校正/ 調(diào)節(jié)均在固件中執(zhí)行禾怠。可見光 (400nm-1000nm) 和 UVVis (200- 1000nm) 波長范圍。
為什么選擇 ARIEL 光譜儀贝搁？有多種批量生產(chǎn)的光纖光譜儀可供選擇吗氏。光譜儀可以被視為商品或關鍵組件，具體取決于應用雷逆。在我們的系統(tǒng)中弦讽，光譜儀是一個關鍵組件——我們非常關心它的性能和穩(wěn)定性。在大規(guī)模生產(chǎn)的光譜儀中膀哲，需要進行工程權衡以瞄準z大的細分市場，即商品光譜儀某宪。通常仿村，目標是z小化占地面積和降低制造成本，包括簡化組裝和校準兴喂。
我們的目標是快速采集高質(zhì)量的光譜數(shù)據(jù)，并在固件中完成所有數(shù)據(jù)校正衣迷。因此畏鼓，我們需要在設計中做出不同的權衡。重要的權衡在于兩個方面：光學配置設計和數(shù)據(jù)校正/校準蘑险。
表 1. 光纖光譜儀的光學設計選擇
表 1 顯示了典型的光學設計選擇滴肿。藍色方塊（對角線）是選擇，頂部標題是這些選擇的缺點佃迄，左側(cè)標題是這些選擇的優(yōu)點泼差。 SPEC1、2呵俏、3（紅色矩形）是來自z大制造商的光譜儀堆缘，綠色矩形是 ARIEL 光譜儀。很明顯普碎，進行了不同的工程權衡……讓我們了解更多細節(jié)吼肥。
交叉車爾尼設計與展開式車爾尼設計
展開/對稱車爾尼設計，光路分離良好，光散射大大減少缀皱。但與 x-czerny 設計相比斗这，代價是占地面積稍大。
交叉車爾尼光學具有交叉的光路啤斗。光學元件和光學幾何形狀的接近增加了光散射效應表箭。但機械設計可以更緊湊
固定光具座與靈活光具座。柔性光具座可調(diào)節(jié)衍射光柵的角度位置和反射鏡的角度/線性位置钮莲。這樣可以針對不同的波長范圍和分辨率配置工作臺免钻，從而節(jié)省成本并提高批量生產(chǎn)的靈活性。它還降低了光學系統(tǒng)的穩(wěn)定性崔拥。通常极舔，建議每年重新校準一次波長。在有振動等的工業(yè)環(huán)境中使用這樣的系統(tǒng)可能具有挑戰(zhàn)性链瓦。固定光具座的所有組件均位于固定位置拆魏，并設置在環(huán)氧樹脂上。它非常堅固澡绩。然而稽揭，它只能用于指定的波長范圍和分辨率俺附。不同的波長范圍需要不同的工作臺設計肥卡。
40 毫米與 80 毫米焦距工作臺。典型的小型光纖光譜儀具有 40mm 或 80mm FL 光具座事镣。為了實現(xiàn)相同的波長分辨率步鉴，小型 (40mm) 光譜儀需要具有 2 倍色散的光柵（600 g/mm 與 300 g/mm）。較高的色散光柵導致鏡子上的入射角較高璃哟。這會增加圖像的像散和彗差氛琢。彗差是一種離軸光學像差，會導致圖像模糊并具有類似彗星的尾巴随闪☆戆椋慧差與 F 數(shù)成反比撮奏，并隨著離軸角的增加而增加当宴。在光譜儀中畜吊，慧差經(jīng)常表現(xiàn)為線的曲率。
散光矯正：柱面鏡與環(huán)形鏡户矢。從球面鏡反射的離軸光在 2 個正交平面（矢狀面和子午面）上具有不同的焦點玲献。結(jié)果，入口狹縫中的一點變成成像平面中的一條線——這就是像散。像散會導致約 70% 的光損失 - 它只是無法到達探測器的敏感區(qū)域捌年。矯正散光可以顯著增加光收集瓢娜。柱面鏡或環(huán)形鏡均可用于矯正散光。柱面透鏡是需要放置在傳感器前面的附加元件礼预。環(huán)形鏡只是取代了球面鏡——沒有額外的 元件恋腕。正如我們之前討論的，在迷你光譜儀（40mm 工作臺）中逆瑞，像差與慧差相結(jié)合荠藤。這意味著校正散光會降低分辨率（我們將曲線聚焦在點上）。這是一場完美風暴——像散增加获高，但無法在不受到懲 罰的情況下得到糾正（波長分辨率降低）哈肖。
實際上念秧，環(huán)形鏡的作用不僅僅是矯正散光淤井，它還可以優(yōu)化設計（我們不再需要擔心散光）并減少彗差。結(jié)果是光譜中出現(xiàn)干凈摊趾、對稱的峰币狠。
像散示例（傳感器平面中 0.5 mm 狹縫的圖像）
A. Ariel 光譜儀像散校正圖像（400 g/mm 光柵）
B. 與（A）相同的光學系統(tǒng)，但使用球面鏡
C. 與 (B) 相同的光學系統(tǒng)砾层，但使用 600 g/mm 光柵
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