光栅色散成像光谱仪的原理及特点

色散光谱成像光谱仪可分为棱镜色散成像光谱仪、光栅色散成像光谱仪和二者兼具的棱镜-光栅-棱镜色散成像光谱仪，不同类型的成像光谱仪的工作原理是不同的。本文对光栅色散成像光谱仪的原理及特点做了介绍。

除棱镜外，衍射光栅也常作为色散元件被广泛应用于光谱仪设备中。衍射光柵的核心是由一组微观周期性凹槽构成，利用衍射原理将入射复合光分散为多个不同波长的光束，并使其沿不同方向（衍射角）传播。其中，光束的方向（衍射角）是由入射光波长、入射角和光栅相邻衍射元件距离共同决定的。光栅成像光谱仪成像原理是当准直光束以同一个入射角透射进衍射光栅后，经过分光最终以不同的衍射角进入成像镜，根据波长的不同成像到探测器上。

根据光路的不同，衍射光栅主要分为反射式光栅和透射式光栅，而根据光栅样式的不同，常见的光栅色散成像光谱仪又分为以平面反射光栅为基础的Czerny-Turner型，以凹面反射光栅为基础的Dyson型，以凸面反射光栅为基础的Offner型和以透射体全息光栅为基础的PGP型。由于光栅本身的色散率较高，因此该类型的光谱仪普遍具有较高的光谱分辨率，且可以产生线性色散。但缺点是以凹面或凸面反射光栅为基础的光谱仪往往在宽谱段上效率偏低，并容易产生偏振。不仅如此，由于光栅需要靠近探测器的次级滤波器以抑制无效的衍射阶数，并且制造精密光柵本身也很复杂，因此光栅色散成像光谱仪在装调方面相较于棱镜成像光谱仪流程更加复杂且难度更大。