Многощелевой спектрометр с дифракционной решеткой для спектроскопии с пространственным разрешением

Abstract

Отмечено, что многощелевые дисперсионные приборы для спектроскопии с пространственным разрешением обеспечивают единовременное получение на детекторе полного куба данных I (x, y, l). Как правило, в таких спектрометрах в качестве диспергирующего элемента используются призмы, но из-за значительной спектральной зависимости величины их дисперсии эффективность использования площади двумерного фотоприемника, на котором отображается информация, содержащаяся в кубе данных I (x, y, l), существенно уменьшается. Предложен принцип использования дифракционной решетки в качестве диспергирующего элемента, позволяющий существенно увеличить информационную емкость благодаря тому, что на детектор попадают световые пучки только необходимого порядка дифракции. Это обеспечивается за счет использования пропускающей дифракционной решетки, расположенной вблизи многощелевой входной маски спектрометра в неколлимированном пучке. Достоинством предложенной системы является возможность оперативного изменения дисперсии путем смещения дифракционной решетки вдоль оптической оси. Проведено численное моделирование многощелевого спектрометра. Показано, что при использовании объективов Nikon Nikkor AF 50 mm 1.4D полуширина кружков рассеяния в направлении дисперсии не превышает 15 мкм в рабочем спектральном диапазоне 405 –700 нм, что соответствует спектральному разрешению на уровне 10 нм при числе разрешаемых пространственных элементов до 2 ⋅ 10^4.