序列模式光谱仪优化问题

xiguaiii

最近在学习光谱仪的光路模拟，按照网上的资料试着做了一下，但是通过聚焦镜后（设置的反射凹面镜为聚焦镜）不同波长的光在探测面上没有聚焦，点列图看起来是长条形的光斑，为什么呢？我最后是想在非序列模式下模拟出光谱仪的，因为需要看光强的分布，在序列模式中我调节POP里的参数始终没办法实现比较好的光强分布，在非序列模式里用探测器就方便了很多。
我的想法是：可以从聚焦镜和准直镜的曲率半径优化，但是不清楚用什么操作数比较好。或者是用超环面镜代替一般的凹面镜，不过我还没有学习怎么模拟和使用超环面镜。而且在学习光谱仪模拟的过程中，需要先对整个光路进行设计，因此一个参数的改变其实是会影响整个光路的效果的。想到这里，思绪就有点乱了，希望能和各位大佬讨论交流一下光谱仪模拟的问题。

Lpl_xatu

你可以尝试着用平行光投射到凹面反射镜，然后看它反射汇聚的效果，然后再是的反射镜围绕自身的中心偏转一定的角度，再看它的效果。仅用一个凹面镜是无法将轴外视场的平行光汇聚成一个点的，根本原因还是像差。

Lpl_xatu

通过改变后截距，你还能看到竖直的长条光斑，这种现象就是像差中讲到的像散，两种“长条光斑”分别对应“子午焦线”和“弧矢焦线”

理×智

最近正好也在做单色仪，简单说下我知道的，如果有误还请各位大佬指正。超环面镜（Toroidal）应该是在略入射的时候用的比较多，如极紫外光谱仪，常用于高次谐波、阿秒物理等，我们通常也叫轮胎镜，它的特点是在子午面（meridional plane）和弧矢面（sagittal plane）方向分别成像，并且在两个方向上有不同的曲率半径，这意味着在实际使用时，除设计好的像点之外像差会变得巨大（尤其是像散）。
附上zemax里对轮胎镜的定义，形象的理解是你可以把它想象成一个曲线（一般就是半圆）绕轮胎中轴旋转一圈形成的一个曲面，因此在子午面和弧矢面具有不同的半径。

一般设计轮胎镜的子午焦距和弧矢焦距相同，根据成像原理计算相应的子午/弧矢半径，分别对应zemax镜头数据一栏里的曲率半径和旋转半径。

xiguaiii

Lpl_xatu 发表于 2022-10-24 23:52
通过改变后截距，你还能看到竖直的长条光斑，这种现象就是像差中讲到的像散，两种“长条光斑”分别对应“子 ...

您说的对，我在这篇文献中找到消除慧差的设计方案，但是也只能针对一个波长。实际使用的光谱仪应该是聚焦到一个平面上的是吧？但是模拟的时候好像无法达到这个效果。如果是多重结构呢？
之前没考虑过多重结构，因为我想在非序列模式里模拟光谱仪，不太清楚非序列能否设置多重结构。

Lpl_xatu

各个波长聚焦的最小RMS光斑位置的确不是在一个平面上，实际中只能通过调整CCD的角度来尽可能地去平衡各个波长的光斑大小。

库不酷

一般会在传感器前面加个柱透镜，把线状光斑会聚为点状

光学设计小学生

看到这问个题外话，最近做了一个透射式的光谱仪，但是去网上搜了好多文献，基本上全是反射式的，基本上没有几个用透射式来做，单纯是因为反射式的光谱范围能做的比较大吗，然后不存在色差等像差吗