体相位全息透射光栅在高精度光谱仪分光系统中的应用

"该文介绍了一种体相位全息透射式(VPHT)光栅在光谱仪分光系统中的应用，旨在改善传统平面和凹面反射式光栅存在的像差大、谱面不平和衍射效率低等问题。通过理论分析和数值仿真，研究了VPHT光栅的衍射效率，并在实验中验证了光路的高光谱分辨率（优于2纳米）。使用最小二乘线性拟合算法进行波长校准，得出的校准关系式显示635纳米波长的绝对误差仅为0.37纳米，整个定标点的RMSE为0.3纳米。此外，通过多项式拟合算法建立了200至800纳米光谱范围内的波长偏移与衍射波长的校正关系，有效解决了分光光路中的波长校正问题。" 本文详细讨论了光谱仪分光系统的设计改进，特别关注了体相位全息透射式光栅（VPHT）的应用。传统的平面和凹面反射式光栅在分光过程中存在显著的像差，导致谱面不平直且衍射效率低。为了解决这些问题，作者提出了一种基于VPHT光栅的新分光光路设计。VPHT光栅是一种利用三维光栅结构实现高效衍射的光学元件，具有潜在的高分辨率和低像差特性。 文章首先进行了理论探讨，通过数值仿真来模拟VPHT光栅的衍射效率，评估其在实际应用中的性能。随后，为了验证所设计光路的可行性，作者进行了实验研究。实验中，他们通过光谱定标法确认了光路的光谱分辨率优于2纳米，这是一个非常高的分辨率，能够捕捉到非常精细的光谱信息。使用最小二乘线性拟合算法，他们得出了定标波长与探测器像素间的校准关系，确保了对不同波长的精确测量。例如，在635纳米波长处，测试结果显示绝对误差仅为0.37纳米，整体定标点的均方根误差（RMSE）是0.3纳米，这证明了系统的高精度。 进一步，为了处理分光光路中的波长校正问题，作者采用了多项式拟合算法，建立了200至800纳米光谱范围内波长偏移与衍射波长的数学模型。这个模型可以有效地修正由于各种因素导致的波长测量误差，从而提高整个光谱测量的准确性和可靠性。 这项工作展示了VPHT光栅在光谱仪分光系统中的优势，为提高光谱分析的精度和效率提供了一种新的解决方案。通过理论与实验的结合，文章成功地验证了VPHT光栅在光谱仪设计中的实用性和优越性，对于光谱学、光谱仪以及相关领域的研究和技术发展具有重要的参考价值。