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如何選擇最優(yōu)的光學(xué)分辨率?

星之球科技 來(lái)源:晨曦光電2012-01-18 我要評(píng)論(0 )   

光譜儀的光學(xué)分辨率定義為光譜儀所能分辨開(kāi)的最小波長(zhǎng)差。要把兩個(gè)光譜線分開(kāi)則至少要把它們成象到探測(cè)器的兩個(gè)相鄰象元上。因?yàn)楣鈻艣Q定了不同波長(zhǎng)在探測(cè)器上可分開(kāi)的...

光譜儀的光學(xué)分辨率定義為光譜儀所能分辨開(kāi)的最小波長(zhǎng)差。要把兩個(gè)光譜線分開(kāi)則至少要把它們成象到探測(cè)器的兩個(gè)相鄰象元上。因?yàn)楣鈻艣Q定了不同波長(zhǎng)在探測(cè)器上可分開(kāi)的程度(色散),所以它是決定光譜儀分辨率的一個(gè)非常重要的參數(shù)。

  另一個(gè)重要參數(shù)是進(jìn)入到光譜儀的光束寬度,它基本上取決于光譜儀上安裝的固定寬度的入射狹縫或光纖芯徑(當(dāng)沒(méi)有安裝狹縫時(shí))。

  Avantes 公司所提供的狹縫尺寸有: 10 , 25 或 50μm×1000μm (高)或 100 , 200 或 500μm×2000μm (高)。

  在指定波長(zhǎng)處,狹縫在探測(cè)器陣列上所成的象通常會(huì)覆蓋幾個(gè)象元。如果要分開(kāi)兩條光譜線,就必須把它們色散到這個(gè)象尺寸再加上一個(gè)象元。當(dāng)使用大芯徑的光纖時(shí),可以通過(guò)選擇比光纖芯徑窄的狹縫來(lái)提高光譜儀的分辨率。因?yàn)檫@樣會(huì)大大降低入射光束的寬度。
  所選光柵和入射光束的有效寬度(光纖芯徑或入射狹縫)對(duì)分辨率的影響表在光譜儀產(chǎn)品信息中都有介紹,表 3 是 AvaSpec-2048 型光譜儀的典型分辨率表。請(qǐng)注意,光柵的線對(duì)數(shù)越高,色散效應(yīng)隨波長(zhǎng)變化就會(huì)越顯著,波長(zhǎng)越長(zhǎng)色散效應(yīng)越大(表 3 ),因此在最長(zhǎng)波長(zhǎng)處會(huì)得到最高分辨率。

  表 3 中的分辨率是 FWHM 值,即最大峰值光強(qiáng) 50% 處( FWHM )所對(duì)應(yīng)的譜線寬度( nm )(圖 4 )。在 “ 光柵 ” 一節(jié)中還有象元色散圖,您可以用來(lái)為您的具體應(yīng)用選擇合適的光柵和分辨率。


                   表3 AvaSpec-2048的分辨率(半寬度nm)

狹縫寬度(μm)

光柵(線/mm) 10 25 50 100 200 500
300 0.8 1.4 2.4 4.3 8.0 20.0
600 0.4 0.7 1.2 2.1 4.1 10.0
1200 0.1-0.2* 0.2-0.3* 0.4-0.6* 0.7-1.0* 1.4-2.0* 3.3-4.8*
1800 0.07-0.12* 0.12-0.21* 0.2-0.36* 0.4-0.7* 0.7-1.4* 1.7-3.3*
2400 0.05-0.09* 0.08-0.15* 0.14-0.25* 0.3-0.5* 0.5-0.9* 1.2-2.2*
3600 0.04-0.06* 0.07-0.10* 0.11-0.16* 0.2-0.3* 0.4-0.6* 0.9-1.4*

*注:取決于光柵的起始波長(zhǎng);波長(zhǎng)越長(zhǎng),光柵色散越大,分辨率越高

  所選光柵和入射光束的有效寬度(光纖芯徑或入射狹縫)對(duì)分辨率的影響如表3所示,表3給出的是AvaSpec-2048型光譜儀的典型分辨率值。請(qǐng)注意,光柵的線對(duì)數(shù)越高,色散效應(yīng)隨波長(zhǎng)變化就會(huì)越顯著,波長(zhǎng)越長(zhǎng)色散效應(yīng)越大,因此在最長(zhǎng)波長(zhǎng)處會(huì)得到最高分辨率。表3中的分辨率的定義是最大峰值光強(qiáng)50%處(FWHM)所對(duì)應(yīng)的譜線寬度(nm)。#p#分頁(yè)標(biāo)題#e#
             
                        圖2 半寬度的定義

 

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