复眼缩束系统在微小型红外光谱仪中的光学设计与仿真

"微小型静态傅里叶变换红外光谱仪中复眼缩束系统的光学设计及仿真研究" 本文详细探讨了在微小型静态傅里叶变换红外光谱仪（Static Fourier Transform Infrared Spectrometer, SFTIR）中的光学设计挑战，特别是针对传统单孔径透镜组结构的问题。传统设计的缩束系统由于采用了较大的口径、较多的透镜数量以及较长的整体尺寸，导致其在光谱仪中占据了相当大的体积和重量，这极大地限制了光谱仪的微小型化和轻量化发展。 为了解决这个问题，文章提出了采用复眼缩束系统。复眼系统是一种基于多个微透镜阵列的紧凑型光学结构，它以其结构紧凑、体积小和重量轻的特性，成为微型化光谱仪的理想选择。文章通过三维矩阵光学理论，计算了由3个微透镜阵列构成的复眼缩束系统的初始结构参数，这是一种利用数学模型来描述光在多个微透镜间的传播和汇聚的理论方法。 在设计过程中，作者们还设计了一种消杂光光阑阵列，该阵列能够有效地抑制非期望的杂散光，提高光谱仪的信噪比和测量精度。他们利用光学设计软件对初始结构进行优化，以达到最佳的光学性能。软件优化是现代光学设计中不可或缺的一部分，它能快速迭代和测试多种设计方案，确保最终设计满足实际应用需求。 文章的最后部分，研究人员借助光学分析软件，对整个光谱仪系统进行了干涉图和光谱复原的理论分析。干涉图是评估傅里叶变换光谱仪性能的重要工具，它揭示了光波在干涉过程中的相互作用，而光谱复原则涉及到将获取的干涉图数据转换为实际的光谱信息。通过这些分析，作者证实所设计的复眼缩束系统能够满足微小型静态傅里叶变换红外光谱仪的应用要求。 这篇研究工作为微小型SFTIR的发展提供了重要的技术支持，展示了复眼系统在光学设计中的潜力，有望推动红外光谱技术向更小、更轻、更高效的方向发展。关键词涵盖了光学设计、红外光谱仪、复眼结构以及矩阵光学，表明了研究的核心内容和技术手段。该研究对于从事微光学、光谱分析和精密仪器设计的科研人员具有重要的参考价值。