光譜學是一種無創(chuàng)性技術(shù)，是研究組織、等離子體和材料的最強大工具之一。本文介紹了如何利用近軸元件建立
透鏡—光柵—透鏡(LGL)
光譜儀模型，使用OpticStudio的多重結(jié)構(gòu)( Multiple Configurations )、評價函數(shù) ( Merit Functions )和ZPL宏等先進功能完成了從所需指標
參數(shù)到性能評估的設(shè)計過程。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
G1t\Q-|l0 簡介
P X;Ed*y 光譜儀是測量光強與波長的函數(shù)關(guān)系的儀器。光譜儀有各種各樣的通用設(shè)置。本文介紹了透鏡—光柵—透鏡(LGL)光譜儀。在OpticStudio中完成對光譜儀的設(shè)置后，對其關(guān)鍵設(shè)計參數(shù)進行確定和討論。
Zn,>]X LGL光譜儀的基本設(shè)置
MRr</o LGL光譜儀的基本設(shè)置如下：
qjJBcu_C'S #>Y'sd5'A J`IDlGFYp 多色光通過入射針孔進入光譜儀，從而產(chǎn)生發(fā)散光束。然后，使用準直透鏡生成平行
光線。后面的透射式衍射光柵是光譜儀的核心元件，它可以根據(jù)光束的波長（即顏色）改變光束的方向。最后，聚焦透鏡將光束會聚在探測器上。每種波長的光線會聚在探測器上不同的位置，通過將測量到的強度作為探測器上位置的函數(shù)，可以得到光線的光譜。
cH<q:OYi 第一種方法，在OpticStudio中使用近軸元件對該設(shè)置進行建模。這樣做可以忽略像差和
優(yōu)化問題，這些問題在文章 “如何構(gòu)建光譜儀——實際應用”中討論。另一方面，LGL光譜儀適用于理解光譜儀的基本物理概念及其分辨率。
Sx*oo{Kk% 在OpticStudio中建立近軸LGL光譜儀模型
%xlqF< 系統(tǒng)設(shè)置
~.P O[hC 首先，在系統(tǒng)選項 ( System Explorer ) 中設(shè)置系統(tǒng)的基本參數(shù)。按照下圖設(shè)置入瞳直徑 ( Entrance Pupil Diameter ) （稍后將看到孔徑如何影響光譜儀的性能）：
n\I#CH0V d0hhMx6$ [ rNXQ` / 在此光譜儀中，要分析波長范圍為：λmin=400 nm到 λmax = 700 nm的可見光，波長帶寬為：Δλ= 300 nm。因此，設(shè)置三個波長，其中兩個波長處于光譜的邊緣，中心波長為：λ0 =550 nm，后者為主波長：
}
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&2 -L. Xb 準直透鏡
完成以上操作后，可以繼續(xù)使用光譜儀中的第一個元件，并在
鏡頭文件中添加第一行。假設(shè)光來自點
光源（對應于針孔）。使用焦距為30 mm的近軸透鏡，將其置于針孔后30 mm處，將產(chǎn)生準直光束。插入另一個厚度為30 mm的表面，以表明準直透鏡和衍射光柵之間的距離：
iDl;!b&V. 30PZ{c&Rll & Gm$:T'~ 所設(shè)計系統(tǒng)的三維布局圖(3D Layout)如下所示：
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<eC<dtu 衍射光柵
光譜儀中的下一個元件是透射式衍射光柵。在OpticStudio中使用光柵之前，先仔細了解一下它，因為它是光譜儀的關(guān)鍵元件。
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