高分辨率罗兰圆光学系统的色差校正方法研究

罗兰圆光学系统优点众多,但系统中因平凸透镜的使用,导致各特征波长色散后的成像点在罗兰圆附近产生了一定量的偏移量,使得各波长成像点依次排列在一条曲面上。由于目前新型采集器件线阵CMOS或CCD的使用,而这类传感器的感光面是一个平面,因此导致结果产生较严重的色差。提出了一种使用加权最小二乘法拟合像面的色差校正方法,并计算出系统像面的中心偏移距和偏移倾斜角这两个校正参数,将其引入原本罗兰圆光学系统进行色差校正,从而确定线阵光电传感器像面的最佳位置,实现高分辨率。此外在真空紫外光谱中C、P和S等元素非常重要,可使用本文提出的基于加权最小二乘法的色差校正方法,通过增加这类元素权值占比,实现最优分辨率。最后通过Zemax软件进行光学仿真,完成了罗兰圆光学系统的仿真以及优化。并给出170~410 nm波段点列图的成像宽度仿真以及各元素特征波长在CMOS传感器上所采集到的光谱图,推算出其实际应用中的分辨率,其照度光谱图显示其分辨率均可保持在0.02 nm,接近系统理论最佳分辨率。研究结果表明基于加权最小二乘法拟合像面的方法,可实现罗兰圆光学系统的色差校正,实现高分辨率。