杨增鹏，唐玉国，巴音贺希格，崔继承，杨 晋

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. 中国科学院大学，北京 100049

小型高光谱分辨率光栅单色仪的研制

杨增鹏1, 2，唐玉国1，巴音贺希格1，崔继承1，杨 晋1

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. 中国科学院大学，北京 100049

单色仪是成像光谱仪进行光谱连续定标的必备设备，为了对高光谱成像光谱仪进行连续光谱定标，设计了一种轻小型高光谱分辨率的光栅单色仪。采用水平式Czerny-Turner光路结构，以高光谱分辨率为出发点，通过推导计算，从光栅选型、焦距计算、狭缝尺寸的确定等方面详细论述了光栅单色仪的设计思路，给出仪器的重要必要结构参数，并论述了这些结构参数对仪器光谱分辨率和体积的影响。根据光栅单色仪的光路特点，对入射狭缝组件、准直物镜组件和成像物镜组件、扫描结构、机身等进行轻小型机械结构设计，并给出正弦杆扫描机构的结构参数与仪器输出波长和波长扫描精度的数学关系，完成了仪器的整体结构设计和装调。应用汞灯可见光光谱进行波长定标，采用最小二乘法得到定标曲线，并提出步进数极限误差与定标曲线相结合的方法，求得仪器的波长重复性和波长准确度；仪器在400～800 nm波长范围内，光谱分辨率优于0.1 nm，波长重复性达±0.096 6 nm，波长准确度达±0.096 9 nm。

光栅单色仪；高光谱分辨率；光学设计；正弦机构；波长定标

引 言

成像光谱仪是集精密光学和精密机械于一体的光学设备，是获取目标图像信息和光谱信息的必备设备，同时也是诸多领域进行科学研究的基础设备，如航空航天遥感、地质矿藏勘探、军事侦查、环境监测、医学研究等[1-5]。……