高分辨率平场全息凹面光栅的研制
" ! "# Nhomakorabea可表示为
’ . L # & ’ = """" _ ’ # 4 当线色散率 ’ % 即可 ’ . # 和光栅的曲率半径# 给定时 $ 求出光栅间距 4! ’ 第E项 为 离 焦 项$ 令它为零可得到子午面 E "" 式 & 内所有光线会聚成 ! 个像点的二阶子午成像方程 $ 即
L # & ’ 9 : 9 """") (^) -_ 4 其中 * I( I K 的入射角和 衍 射 角 + 4为 (( - 为主光线 A
它由干涉方程 顶点 I 处的光栅间距 $
L # " & ’ $ 9 9 """") $^) %_ 4 确定 ! 其中 * I( ! I 的 入 射 角+ $( % 为 主 光 线$ # " 为
# $ Q $ 0 : $ ( 3 0 /D ) 3D & $ *V 0 0 1 ) B & 4A 0 ( 4 ) Q $X 1 ) 3 & ( %7 & 3 BV & B 9 1 $ % 0 = 3 & 0 ( + ’ + ’ ’
!! "cUJ " " S LO P 2 * ( , 9 9 2 ( P * H >CM e 2 ( 9 2 * DCIB 4 9 ( ‘ 7 & N N W
&但由于传统凹面光栅
的像差偏大 " 限制了凹面光栅的应用场合 &
E " " = ( ! E ( " = ! 收稿日期 ! """ 江苏省高技术研究基金资助项目 ! # 0 B E " " $ " E " "!" 基金项目 ! $ 9 : ) & 8 P 2 * , 9 7 ’ 2 [ & ’ 7[ 8 "!! 8 ") N
李朝明 ! ! !吴建宏 !赵艳皎 !唐敏学
! 苏州大学信息光学工程研究所 " 江苏 苏州 E # ! = " " ; 摘要 $ 提出一种利用 H 分析评价平场全息凹面光栅的方法 & 该方法不需要 求 解 复 杂 的 64C K 软件设计 % 高级像差方程组 " 兼顾平像场和提高分辨率的效果显著 &H 减 64C K 软 件 能 对 设 计 结 果 迅 速 进 行 评 价" 少了人工运算 " 提高了设计结果的可信度及工作 效 率 & 研 制 了 直 径 1_; ’- _:[ " ,,% H :和使用波长 范 围 为; 对设计结果分析表明$ 在点光源再现情况下" 理论分辨率优于 = E!F " $,的 全 息 凹 面 光 栅 " 在宽度为 : 理论分辨率优于 "[ "[ !,( "& , 缝光源再现情况下 " E,& 实际研制结果与理论分析相符 & 关键词 $ 全息 (凹面光栅 (线阵 O O X( H 64C K 软件 中图分类号 ! ! # M $ : #[ !"" 文献标识码 ! C"" 文章编号 ! ! " " = ( " " # ; E " " ; " F ( " # E # ( " $
万方数据
第 F 期 " 李朝明等 * 高分辨率平场全息凹面光栅的研制 """""""""""""""""""""
,# E G,
良好的表现 !
知的光栅方程 $ 即
F" 设计原理
F[ E" 初始结构选取 给出的求解平场凹面光栅初始结构 ;!G# "" 文献 " 的方法 $ 其计算方法相对复杂 $ 计算效率不高 $ 设计全 息凹面光栅比较 困 难 ! 在 采 用 H 64CK 光 学 软 件 设 计方法前 $ 要对初始结构进行计算 ! 由罗兰圆上的缝 光源发出的光 $ 经凹面光栅作用后所产生的光谱都会 聚到罗兰圆上 $ 因此选取罗兰圆的子午圆场作为初始 结构 $ 再利用 H 使其过渡 64CK 软 件 进 行 优 化 设 计 $ 到子午平场 结 构 ! 全 息 凹 面 光 栅 的 成 像 原 理 如 图 ! 所示 !
图 >" 全息凹面光栅示意图 D & @ >"" 3 1 = 4 3 = 1 $0 /B 0 0 1 ) B & 44 0 ( 4 ) Q $’ 1 ) 3 & ( ’ ’ + ’
$ 再与式 ;’ # " 均为定值 ! 将不同 再 现 波 长 # 代 入 式 & & ’ ( & ’ 和& ’ 联 列$ 即可求出 $ 和! 记录光源的距 : $ = 离和入射角 ! F[ F" 优化设计 64CK 软 ""将上述计算的初始结构输入到 H " ! !# 通过几何光线追迹 $ 一般会发 现 系 统 子 午 平 场 件 $ 的像差是比 较 大 的 !H 64CK 软 件 提 供 了 全 局 优 化 和局部优化 E 种方式 $ 其中全局优化方式采用了遗传 算法 $ 所需运算时间 较 长 $ 可以在初始结构较差的情 况下 $ 发挥很大的作用 ! "" 平场全息凹面光栅可按照以下步骤来进行优化 * 选取优化函数 ! 将再现光谱等分成若干 "" 第 ! 步 $ 离散的波长 $ 在优化函数中加入各个波长子午像点的 均方根半径函数 $ 并令其各自最小 ! 利用用户自定义 函数设定再现光谱 中 两 边 缘 波 长 像 点 距 离 等 于 谱 面 宽度要求的值 ! 选 取 优 化 变 量 ! 在 这 里 可 变 的 量 有 $( "" 第 E 步 $ 光栅的 曲 率 半 径 ( 谱面到 I 点的距 ! 点光源的坐标 ( 在优化函数中一定要限 离和谱面与 N 轴 的 夹 角 等 $ 制各个量的变化范 围 $ 不 宜 让 它 们 同 时 参 加 优 化$ 否 则可能会变的面目全非 ! 建议先将 $( ! 点的坐标设 为变量 $ 根据得到的 子 午 方 向 点 列 图 情 况 $ 再逐步将
) !!=*
"" 利用全息记录 技 术 可 获 得 变 间 距 曲 线 槽 凹 面 光 栅" 具有较强校正像 差 的 能 力 " 伴随着离子刻蚀以及 光栅复制工艺水平 的 提 高 " 与 机 刻 光 栅 相 比" 全息凹 面光栅的像差 % 衍射 效 率 % 信噪比和成本都具有一定 优势 & 文献 ) * 设计 和 制 作 的 平 场 全 息 凹 面 光 栅" 由 = 于在像质评价环节存在一定欠缺 " 使得理论结果与实 验结果有较大偏 差 & 本 文 采 用 H 64CK 光 学 软 件 设 计平场全息凹面光栅 " 在结构设计和像质评价都具有
E E 8 * ) * ) * ) * ) ( 8 ( L # -Z8 -^8 Z Z ME "" " " _" ) )A # # # @ "
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其中 * ) ) 8 * ) ) @ 为子午高 斯 像 距 $ @ _# A 为入射臂长 -+ 度+ ME " "为
E E 8 * ) * ) * ) * ) $ 8 $ 8 % 8 % & ’ F Z Z ^ ""ME " "_ ) ) # # $ ! % ’ ’ ) . "" 对 于 固 定 入 射 狭 缝 的 摄 谱 仪 $ (( # 以及 A(
设 光 栅 的 曲 率 半 径 为 #$ "" 由 罗 兰 圆 的 特 点 可 知 $ 则罗兰圆的曲 率 半 径 为 # % E!I 点 是 凹 面 光 栅 的 顶 点$ 也是直角坐标系的 % C 的原点 !% 轴垂直于纸面 J 向内 $ C C 轴为 凹 面 光 栅 的 法 线 !$ 和 ! 点 为 位 于 J 平面内 E 个相干记录光源 !A 点是再现点光源 $ 7是 光栅表面上的任一点 $ K 是相应波长的理想像点 ! 由 光程差 定 义 $ 可 将 相 对 于 主 光 线A I K的 光 程 函 数 写为
光 电 子 ・ 激 光
第! F 卷 第 F 期 "E " " ; 年 F 月 """"" ! * + [ ! FI * [ F"J 7 + [ E " " ; " # $ % & ’ " + " , ’ , + $ " % . /+0 & / , $"""""""Y () *
高分辨率平场全息凹面光栅的研制 ! !
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E" 引 " 言
O X% O4M /等平面阵列探测器的迅猛发 "" 随 着 O 展" 其光电转换性能 不 断 得 到 提 高 " 基于平面阵列探 测器光谱仪受到 青 睐 & 凹 面 光 栅 是 光 谱 仪 器 中 的 一 种重要色散元件 " 兼 有 色 散 和 成 像 功 能" 可构成只有 光学作用 面 的 光 谱 仪 器
紫外可见光谱仪色散系统小型化及固态化问题的研究
色散系统是光谱 仪器的核心部分 ， 它实现复色光 的 色散从而产生用于测量的各种单色光 。传统紫外可见光 谱仪采用光 电倍增 管等单通道检测器件 实现光电转换， 采用波长扫描机构 实现波长扫描 ， 配有入射狭缝 和出射 狭缝 。这种色散系统 由于内部存在活动部件从而使系统 复杂， 同时存在波长重复性误差 ； 在测量时每次只能进行 单波长点测量 ， 完成整个紫外可 见光谱范 围内的光谱测
维普资讯
第２卷 第 １ ７ １期 ２０ 年 １ 月 ０６ １
仪 器 仪 表 学 报
Ｃｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＳ ｉｎ ｉｃ１ ｓｒ ｍｅ ｔ ｉｅ ｅＪ ｕ ｎ １ｏ ｃｅ ｔ ｉ ｎ ｔｕ ｎ ｆ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ １ １２ ． １
散 系统 的性能进行 ｒ分析和研究 ， 最后将本文新研制成的小型化 和固态化系统 （ 基于 多通道检测器件 与平场 凹面全息光栅 ） 与
传统色散 系统 的性能进行 了对 比分析 。
关键词 小型化 固态化 色散 系统 多通道 ４ ０ ４ ３ ６ ．０ ５ 中图分类 号 ＴＨ７ ４ １ 文献标 识码 Ａ 国家标准学科分类代码 ４．
ｇ ａ ｉｇ ａ ｒ ｔ ｎ ｌｉｈ ｎ ｅ ｔｃｏ ｓ（ ｕ ｈ ａ Ｄ，ＣＩ ｎ ｄ Ｄ，ＣＭＯＳ ｉ ｇ ｅ ｓ ｒ ｎ ｍｉｉｔ ｒ ａｉｎ ａ ｄｒ ｂ ｓ— ｍａ ｅｓ ｎ ｏ ）ｉ ｎ ａｕ ｉ ｔ ｎ ｏ ｕ ｔ ｚ ｏ
。 Ｐ ｒｉｊ ｅｅａ ｎｔｕ ｅ ｔＣ ．Ｌ ｄ， ｅ ｉｇ１ ０ ８ ， ｈｎ ） （ ｕｋｎｅ ｎｒｌＩｓｒｍ ｎｓ ｏ ｔ Ｂ ｉ ｎ ０ ０ １ Ｃ ｉａ Ｇ ｊ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｉａ ｖ ｎ ａ ｅ ｆｄ ｓ ｅ ｓｏ ｙ ｔｍ ｎ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ａ ｓｒ ｃ ｅ ｄｓ ｄ ａ ｔｇ ｓ ｏ ｉｐ ｒ ｉｎ ｓ ｓ ｅ ｉ ｏ ｖ ｎ ｉｎ ｌＵＶ— Ｉ ｐ ｃｒ ｐ ｏ ｏ ｔ ｒａ ｅ ｐ ｉ ｔｄ Ｖ Ｓ ｓ ｅ ｔｏ ｈ ｔ ｍｅ ｅ ｒ ｏｎ ｅ ｏ ｔ Ｔｈ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｅ ｔｃ ｎｑ ｅ ｕ ｈ ａ ｕ． ｅａ ｐｉ ｔ ｆｎ ｗ ｅ ｈ ｉｕ ｓｓ ｃ ｓ ＡＯＴＦ （ ｏ ｓｏ Ｏｐ ｉ ｎ ｂ ｅＦｉ ｅ ） ｆ ｔｆ ｌ ｏ ｃ ｖ ｃ ｏ Ａｃ ｕ ｔ— ｔ Ｔｕ ａ ｌ ｌ ｒ ， ｌ ｉ ｄ ｃ ｎ ａ ｅ ｃ ｔ ａ ｅ
【国家自然科学基金】_平场_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
2011年 科研热词 平场谱仪 铝激光等离子体 跃迁 误差补偿 衍射光栅 衍射与光栅 聚焦平场 平场光谱仪 平场 双光栅 全息术 全息凹面光栅 全息 光谱仪 光栅间距 光栅设计 光栅制作 光栅 像散 像差校正 像差 优化函数 l壳层 cowan程序 推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
推荐指数 3 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8
2014年 科研热词 推荐指数 太阳图像 1 太阳hα 光谱 1 多波段光谱仪 1 图像修复 1 全日面 1 光谱弯曲 1 中值滤波 1 1m新真空红外太阳望远镜 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
科研热词 边频谱线 衍射效率 衍射光栅 菲涅耳衍射 电子温度 电子密度 激光等离子体 极端紫外辐射 数值积分法 弧矢焦线 平场 对比度 子午焦线 反向恢复 分布函数 凹面光栅 全息凹面光栅 光谱学 像差 傅里叶变换光谱仪
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
科研热词 光谱仪 平场 光谱学 光栅 通光效率 衍射光栅 舌诊 自动光学检测 白平衡 点列图 机器视觉 方差稳定变换 彩色线扫描系统 平场校正 宽光谱 噪声水平场 分辨率 分光 几何像差 全息凹面光栅 rician噪声 bm3d
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
双缝衍射
第55讲：波动光学——光学衍射（2）
内容：§17－8，§17－9，§17－10
1．圆孔衍射与光学仪器的分辨率
2．光栅衍射
3．X光衍射
要求：
1．掌握圆孔衍射艾理斑公式，并能用来分析光学仪器的分辨率；
2．掌握光栅衍射的基本规律；
3．理解X光衍射
重点与难点：
1．圆孔衍射
2．光栅方程
作业：
问题：P172：18，19，20，21
习题：P177：23，24，25，26
预习：§17－12，§17－13
复习：
●光的衍射现象
●惠更斯-菲涅耳原理
●衍射的分类
●单缝夫琅和费衍射实验现象
●单缝夫琅和费衍射的定性解释
一、圆孔夫琅和费衍射：
一个透镜成像的光路可用两个透镜的作用来等效，如图所示：
点物就相当于在透镜L物方焦点处，经通光孔径A，进行夫琅和费衍射，
D
a
λ
λ
22
61
λ
λ
θ22
.1
61
.0
=
=
当两个物点距离足够小时，就存在能否分辨的问题。
．说明：
）分辨本领：与D成正比，与λ成反比
简短小结：
●由一组相互平行，等宽、等间隔的狭缝构成的光学器件称为光栅。
由于各
在相邻的两个极大
个暗
个次级大
以致在缝数很多的
两主极大明纹之
间实际上形成一片暗区。
光栅上的每一狭缝
都要单独产生衍射图样，
减小，单缝衍射中央包线宽度变宽，中央包线内亮纹数目增加;。
ICP基本知识
ICP光源的装置及其形成 炬管的组成：三层石英同心管组成。冷却（等离子）氩气以外管内壁相切的
方向进入ICP炬管内，有效地解决了石英管壁的冷却问题。防止其被高温的ICP 烧熔。炬管置于高频线圈的正中，线圈的下端距中管的上端2-4mm，水冷的线圈 连接到高频发生器的输出端。高频电能通过线圈耦合到炬管内电离的氩气中。当 线圈上有高频电流通过时，则在线圈的轴线方向上产生一个强烈振荡的环形磁场 如图所示。开始时，炬管中的原子氩并不导电，因而也不会形成放电。当点火器 的高频火花放电在炬管内使小量氩气电离时，一旦在炬管内出现了导电的粒子， 由于磁场的作用，其运动方向随磁场的频率而振荡，并形成与炬管同轴的环形电 流。原子、离子、电子在强烈的振荡运动中互相碰撞产生更多的电子与离子。终 于形成明亮的白色Ar-ICP放电，其外形尤如一滴刚形成的水滴。在高度电离的 ICP内部所形成的环形涡流可看作只有一匝的变压器次级线圈，而水冷的工作线 圈则相当于变压器的初级线圈，它们之间的耦合，使磁场的强度和方向随时间而 变化，受磁场加速的电子和离子不断改变其运动方向，导致焦耳发热效应并附带 产生电离作用。这种气体在极短时间内在石英的炬管内形成一个新型的稳定的 “电火焰”光源。
Atomscan单道扫描型ICP光谱仪 单道生产以来，曾以设计思想活跃、灵活方便而迅速发展。由于
是扫描方式测定，因此该类型仪器能够测定波长范围内的任意一条谱线， 从而有效克服了多通道ICP光谱仪元素和波长限制、分析参数单一的问题， 曾在高校、科研等领域得到广泛的应用。但单道扫描型ICP存在分析速度 慢，工作效率低，分析精度较差的问题。随着九十年代以半导体为检测 器的全谱直读型ICP的迅速崛起，特别是最近这几年全谱直读型ICP的价 位的降低，单道扫描型ICP正在逐步减小其市场占有。
155mm入射距离的XUV平场光谱仪参量设计
本 文首 先利用 建立 的光 路 追 踪 程 序 研 究 了 光栅 参 量 对 聚 焦 平 场 的影 响 ， 算 了将 入 射 距 离 缩 短 为 １ ５ 计 ５ ｍｍ 时不 同光栅 参量 在新 入射距 离下 的聚 焦成像 ， 出了与 彗差 有关 的 彗差参 量 Ｍ 给
１ 基 本 方 程
如图 １ 示 ， 所 以光 栅 中 心为 坐 标 原 点建 立 直 角 坐 标
量 为 一２ ／ 彗 差 参 量 为 ４ ６ ５ ０／ 时 ， 以在 １ ～４ ｍ 波 段 内得 到 优化 的成 像 效 果 。 １尺， ． ５ ×１。Ｒ 可 ２ Ｏｎ
关 键 词 ： ｘ射 线 ； ｘ射 线 平 场 光 谱 仪 ； 彗 形 像 差 ； 入 射 距 离 ； 聚 焦
中 图分 类号 ： Ｔ ４ ． ５ Ｈ７ ４ １ 文献标志码 ： Ａ
目前 的掠入 射谱仪 普遍 使用 的是 变栅距 刻线 凹面光 栅 ， 由 日本 Ｔ． ｒｄ 是 Ｈａａ ａ等人 研 究设 计 的Ｌ ， １ 日立公 司 ］ 利用数 控机 床加 工而成 。它既像 Ｒｏ ａ ｄ凹面光 栅一 样 同 时具有 分光 和聚 焦 两项 功 能 ， ｗｌ ｎ 又具 有谱 线 成 像在 一 平场 面上 的特点 。而后 者是 非常重 要 的 ， 因为它 可 以使 平 面 的摄 谱仪 器 （ Ｃ 条 纹 像 机 、 通 道板 等 ） Ｃ Ｄ、 微 的配 置
摘
要 ： 为 了缩 短 掠 人射 Ｘ ＵＶ 平 场 谱 仪 尺 寸 以 方 便 其 使 用 ． 用 建 立 的光 路 追 踪 程 序 优 化 研 究 了 当入 利
射 距 离 缩 短 为 １５ｍｍ， 焦 面 仍 满 足 平 面 的条 件 下 凹 面 光 栅 的各 参 量 对 谱 线 成 像 的影 响 。计 算 表 明 ， 于 曲 ５ 聚 对 率 半 径 为 ５６９ｍｍ、 栅 标 称 间 距 为 ｌ ｌ２ ０ｍｍ 的 凹 面 光 栅 ， 入 射 距 离 为 １ ５ｍｍ， ４ 光 ／ ０ 当 ５ 入射 角 为 ８ ． 。聚 焦 参 ７５，
AWG工作原理
• 圆K上任一点S来的光将 近似地被反射到圆上的 另一点P，同时被衍射到 圆上另一些点P′， P″，……，这些点分别 是各序衍射光线的焦点。
通过光路分析及近似可得，罗兰圆 上任一点发出的光，经凹面光栅衍 射之后仍聚焦在罗兰圆上，不同衍 射级次对应不同衍射角。
• 4.偏振相关性：AWG器件的偏振相关性来源 于波导和材料的双折射。对同一波长而言， TE模和TM模的有效折射率是不同的，因此 会引起在TE模和TM模之间产生波长漂移。
0.TE
nTE L m
0.TM
nTM L m
0.TM TE
TM
TE
L m
nTM
nTE
• 在光纤通信网中，传输线大多是普通单模光 纤，无保偏特性，因此AWG在实际应用中 必须消除对偏振的敏感性。
n1 b
n2
• 举例：选用氟化聚芳醚
(FPE)作为制作AWG的材
料，芯层折射率为
n1=1.5100，包层材料的
折射率为n2=1.49790，芯
与包层的相对折射率差为
0.8%。然后根据ITU标准 ，取中心波长为 λ=1.5509μm，波长间隔 Δλ=0.8nm。矩形波导的 模式选E为pyq 导模，平板波 导的模式选为TM导模。
1.阵列波导光栅（AWG）
• AWG：Arrayed Waveguide Gratings
• AWG由两个多端口耦合器和连接它们的阵列 波导构成。
• AWG可用作N×1波分复用器和1×N波分解 复用器及N×N型的波长路由器等 ，是互易性 的，用于DWDM 系统。
• AWG特点：通道数多实现数十个至几百个波 长的复用和解复用，插入损耗低，通带平坦， 容易集成在一块衬底上。
PCE光色电系统套餐标准文档
一、PCE光色电系统报价模版第一部分小球系统1、PCE-2000B 单颗LED/模组光色电测试系统（以HAAS-2000高精度快速光谱辐射计为核心的实验室级解决方案）2、PCE-1200B单颗LED/模组光色电测试系统（以HAAS-1200精密快速光谱辐射计为核心的高端工业级解决方案）3、PCE-200B 单颗LED/模组光色电测试系统（以CAS-200快速光谱仪为核心的基础工业级解决方案）第二部分大球系统1、PCE-2000A_2.0光色电综合测试系统(配2.0m积分球）（以HAAS-2000高精度快速光谱辐射计为核心的实验室级解决方案）2、PCE-2000A_1.5光色电综合测试系统(配1.5m积分球）（以HAAS-2000高精度快速光谱辐射计为核心的实验室级解决方案）3、PCE-2000A_1.0光色电综合测试系统(配1.0m积分球）（以HAAS-2000高精度快速光谱辐射计为核心的实验室级解决方案）4、PCE-1200A_2.0 光色电测试系统(配2.0m积分球）（以HAAS-1200精密快速光谱辐射计为核心的高端工业级解决方案）5、PCE-1200A_1.5 光色电测试系统(配1.5m积分球）（以HAAS-1200精密快速光谱辐射计为核心的高端工业级解决方案）6、PCE-1200A_1.0 光色电测试系统(配1.0m积分球）（以HAAS-1200精密快速光谱辐射计为核心的高端工业级解决方案）7、PCE-200A_1.5光色电测试系统（配1.5m积分球）（以CAS-200快速光谱仪为核心的基础工业级解决方案）二、技术指标第一部分小球系统1、PCE-2000B 单颗LED/模组光色电测试系统以HAAS-2000高精度快速光谱辐射计为核心的实验室级解决方案系统基本测量功能：1)测试相对光谱功率分布，色品坐标，主波长，峰值波长，光谱纯度，色温，显色指数，半宽度，光通量（配积分球），辐射功率，红色比，色容差等参数，满足国际照明委员会CIE对光和颜色测量要求。
光谱仪,光谱响应,辐射量,辐照度,辐射亮度,辐射率,光栅,辐射计
光谱仪简介光谱仪( Spectroscope)是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由棱镜或衍射光栅等构成，利用光谱仪可测量物体表面反射的光线，。
阳光中的七色光是肉眼能分的部分(可见光)，但若通过光谱仪将阳光分解，按波长排列，可见光只占光谱中很小的范围，其余都是肉眼无法分辨的光谱，如红外线、微波、紫外线、X射线等等。
通过光谱仪对光信息的抓取、以照相底片显影，或电脑化自动显示数值仪器显示和分析，从而测知物品中含有何种元素。
这种技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等的检测中。
将复色光分离成光谱的光学仪器。
光谱仪有多种类型，除在可见光波段使用的光谱仪外，还有红外光谱仪和紫外光谱仪。
按色散元件的不同可分为棱镜光谱仪、光栅光谱仪和干涉光谱仪等。
按探测方法分，有直接用眼观察的分光镜，用感光片记录的摄谱仪，以及用光电或热电元件探测光谱的分光光度计等。
单色仪是通过狭缝只输出单色谱线的光谱仪器，常与其他分析仪器配合使用。
图片图中所示是三棱镜摄谱仪的基本结构。
狭缝S与棱镜的主截面垂直，放置在透镜L的物方焦面内，感光片放置在透镜L的像方焦面内。
用光源照明狭缝S，S的像成在感光片上成为光谱线，由于棱镜的色散作用，不同波长的谱线彼此分开，就得入射光的光谱。
棱镜摄谱仪能观察的光谱范围决定于棱镜等光学元件对光谱的吸收。
普通光学玻璃只适用于可见光波段，用石英可扩展到紫外区，在红外区一般使用氯化钠、溴化钾和氟化钙等晶体。
目前普遍使用的反射式光栅光谱仪的光谱范围取决于光栅条纹的设计，可以具有较宽的光谱范围。
表征光谱仪基本特性的参量有光谱范围、色散率、带宽和分辨本领等。
基于干涉原理设计的光谱仪（如法布里-珀罗干涉仪、傅立叶变换光谱仪）具有很高的色散率和分辨本领，常用于光谱精细结构的分析。
单色仪科技名词定义中文名称：单色仪英文名称：monochromator定义：从一束电磁辐射中分离出波长范围极窄单色光的仪器。
所属学科：机械工程(一级学科) ；光学仪器(二级学科) ；物理光学仪器(三级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布monochromator光谱仪器中产生单色光的部件。
光谱仪基础知识概要
第1章衍射光栅：刻划型和全息型衍射光栅由下列两种方法制成：一种是用带钻石刀头的刻划机刻出沟槽的经典方法,另一种是用两束激光形成干涉条纹的全息方法。
（更多信息详见Diffraction Gratings Ruled ＆ Holographic Handbook).经典刻划方法制成的光栅可以是平面的或者是凹面的,每道沟槽互相平行.全息光栅的沟槽可以是均匀平行的或者为优化性能而特别设计的不均匀分布.全息光栅可在平面、球面、超环面以及很多其他类型表面生成.本书提到的规律、方法等对各类不同表面形状的经典刻划光栅和全息光栅均适用，如需区分，本书会特别给出解释。
1。
1 基础公式在介绍基础公式前，有必要简要说明单色光和连续谱。
提示:单色光其光谱宽度无限窄.常见良好的单色光源包括单模激光器和超低压低温光谱校正灯。
这些即为大家所熟知的“线光源"或者“离散线光源”。
提示：连续谱光谱宽度有限,如“白光”。
理论上连续谱应包括所有的波长，但是实际中它往往是全光谱的一段。
有时候一段连续谱可能仅仅是几条线宽为1nm的谱线组成的线状谱。
本书中的公式适用于空气中的情况，即m0=1.因此，l=l0=空气中的波长。
定义单位α —（alpha）入射角度β - （beta）衍射角度k - 衍射阶数整数定义单位n - 刻线密度刻线数每毫米DV- 分离角度µ—折射率无单位λ —真空波长纳米λ0—折射率为µ介质中的波长其中λ0= λ/µ1 nm = 10—6 mm； 1 mm = 10—3 mm； 1 A = 10-7 mm最基础的光栅方程如下:(1-1)在大多数单色仪中，入口狭缝和出口狭缝位置固定,光栅绕其中心旋转。
因此,分离角D V成为常数，由下式决定，（1—2）对于一个给定的波长l，如需求得a和b，光栅方程（1—1)可改写为:(1—3）假定D V值已知，则a和b可通过式(1-2)、(1—3）求出,参看图1.1、1。
光谱仪器的波长标定
本科学生实验报告学号********* 姓名邬建飞学院物电学院专业、班级12光电子实验课程名称光谱分析教师及职称罗永道开课学期2014 至2015 学年上学期填报时间2014 年11 月18 日云南师范大学教务处编印一、实验设计方案1．实验现象与结果进行标定时我们使用光谱仪采集汞灯波长校准光源的辐射光谱，获得一幅以像元序数 为横坐标、光强 为纵坐标的一幅光谱图。
对比图 1-1，我们知道图 1-2 中的第一个波峰是253.65nm 波长光波的光强，此时查看横坐标n 的值，现在假设此时n=a ,我们可以知道253.65nm 波长的光波被凹面光栅聚焦在第a 个像元上，此时可以得到波 长序列n λ的一个值235.65a λ=，同理，可以得到313.2b λ=，315.48c λ=，507.3f λ=，546.07θλ=，其中，}{}{,,,,,b c d e f g n ∈，且3648abcdefg。
以n 为横坐标，n λ为纵坐标对上述七个值作图，可得到光源特征波长与像元素序数的映射，如图1-3。
对汞灯波长用软件CAL进行标定，图如下：2．对实验现象、实验结果的分析及其结论如实验结果图像所示，得到了一系列波长标定与像元素之间的特征关系。
我们做波长标定的目的是得到所有像元对应的光波长，使图1-3 上可以形成一条λ和n 进行曲线拟合形成波长定波长定标曲线。
通常采用曲线拟合的方法对nλ。
研究结果表明曲线拟合的结果近似于一条直线，如图1-4 所示。
因标曲线nλ的函数表达式，如下：此在工程应用中我们直接使用这一研究结论，给出n在实际应用计算时将上述公式做如下简化。
先计算获得1b a b a λλ-∆=-，2c b c b λλ-∆=-，3d cd cλλ-∆=-，4e de dλλ-∆=-，5f ef eλλ-∆=-，6g fg fλλ-∆=-，可得：。