安 岩，孙 强 ，刘 英，李 淳

(1.中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春130033;2.中国科学院 研究生院，北京130049)

1 引 言

传统的Czerny-Turner( C-T) 结构光谱仪考虑了消球差条件和消彗差条件［1-2］，它采用两镜分离的方式，避免了Ebert-Fastie 结构的二次和多次衍射所带来的问题。现在C-T 结构的分光系统以其简单的结构和良好的光谱分辨率，已广泛应用于拉曼光谱等微弱信号检测和大气遥感等领域［3-5］。对于以光电倍增管作探测器的一维光谱仪系统，可以忽略像散所带来的影响，但是对于能量利用率敏感的高速线阵CCD 和CMOS 探测器，像散的影响却不容忽视，在二维成像光谱仪中，像散更是致命的缺点。人们在传统C-T 结构的光学系统基础上，做了很多方面的改进，例如将两个球面镜改变为椭球面或者超环面［6］，在探测器前面加入柱镜［7］，在入射狭缝之前加入凹面镜［8］等。特别是M.W. McDowell 提出的发散照明条件，利用光栅的像散来补偿两球面镜所带来的像散，实现了单一波长的消像散即零阶消像散条件［9］。而后D.R.Austin 又进一步研究了宽光谱波段的消像散，即一阶消像散条件［10］，该类型的分光结构无额外的光学元件［11］，只需调整结构参数就可以达到消像散目的。

检测微弱信号时，要求光学系统有较强的聚光能力，而光谱仪的聚光能力受限于光栅尺寸，大口径光栅不利于系统的小型化。与传统的C-T 结构相比较，交叉型C-T 结构具有相对孔径大和聚光能力强的优势，同时又具有杂散光小的特点。通常的交叉型结构也能满足消彗差条件，但是大像散是此类系统固有的缺点。……