有多种批量生产的光纤光谱仪可供选择。光谱仪可以被视为商品或关键组件，具体取决于应用。在我们的系统中，光谱仪是一个关键组件——我们非常关心它的性能和稳定性。在大规模生产的光谱仪中，需要进行工程权衡以瞄准z大的细分市场，即商品光谱仪。通常，目标是z小化占地面积和降低制造成本，包括简化组装和校准。
什么是 ARIEL 光谱仪？散光校正光纤光谱仪使用展开的、固定/ 坚固的 Czerny-Turner 光具座，焦距为 80 mm。探测器：2048 像素cmos阵列。 USB2.0和1Gb LAN通信接口。所有数据校正/ 调节均在固件中执行。可见光 (400nm-1000nm) 和 UVVis (200- 1000nm) 波长范围。
为什么选择 ARIEL 光谱仪？有多种批量生产的光纤光谱仪可供选择。光谱仪可以被视为商品或关键组件，具体取决于应用。在我们的系统中，光谱仪是一个关键组件——我们非常关心它的性能和稳定性。在大规模生产的光谱仪中，需要进行工程权衡以瞄准z大的细分市场，即商品光谱仪。通常，目标是z小化占地面积和降低制造成本，包括简化组装和校准。
我们的目标是快速采集高质量的光谱数据，并在固件中完成所有数据校正。因此，我们需要在设计中做出不同的权衡。重要的权衡在于两个方面：光学配置设计和数据校正/校准。
表 1. 光纤光谱仪的光学设计选择
表 1 显示了典型的光学设计选择。蓝色方块（对角线）是选择，顶部标题是这些选择的缺点，左侧标题是这些选择的优点。 SPEC1、2、3（红色矩形）是来自z大制造商的光谱仪，绿色矩形是 ARIEL 光谱仪。很明显，进行了不同的工程权衡……让我们了解更多细节。
交叉车尔尼设计与展开式车尔尼设计
展开/对称车尔尼设计，光路分离良好，光散射大大减少。但与 x-czerny 设计相比，代价是占地面积稍大。
交叉车尔尼光学具有交叉的光路。光学元件和光学几何形状的接近增加了光散射效应。但机械设计可以更紧凑
固定光具座与灵活光具座。柔性光具座可调节衍射光栅的角度位置和反射镜的角度/线性位置。这样可以针对不同的波长范围和分辨率配置工作台，从而节省成本并提高批量生产的灵活性。它还降低了光学系统的稳定性。通常，建议每年重新校准一次波长。在有振动等的工业环境中使用这样的系统可能具有挑战性。固定光具座的所有组件均位于固定位置，并设置在环氧树脂上。它非常坚固。然而，它只能用于指定的波长范围和分辨率。不同的波长范围需要不同的工作台设计。
40 毫米与 80 毫米焦距工作台。典型的小型光纤光谱仪具有 40mm 或 80mm FL 光具座。为了实现相同的波长分辨率，小型 (40mm) 光谱仪需要具有 2 倍色散的光栅（600 g/mm 与 300 g/mm）。较高的色散光栅导致镜子上的入射角较高。这会增加图像的像散和彗差。彗差是一种离轴光学像差，会导致图像模糊并具有类似彗星的尾巴。慧差与 F 数成反比，并随着离轴角的增加而增加。在光谱仪中，慧差经常表现为线的曲率。
散光矫正：柱面镜与环形镜。从球面镜反射的离轴光在 2 个正交平面（矢状面和子午面）上具有不同的焦点。结果，入口狭缝中的一点变成成像平面中的一条线——这就是像散。像散会导致约 70% 的光损失 - 它只是无法到达探测器的敏感区域。矫正散光可以显着增加光收集。柱面镜或环形镜均可用于矫正散光。柱面透镜是需要放置在传感器前面的附加元件。环形镜只是取代了球面镜——没有额外的 元件。正如我们之前讨论的，在迷你光谱仪（40mm 工作台）中，像差与慧差相结合。这意味着校正散光会降低分辨率（我们将曲线聚焦在点上）。这是一场完美风暴——像散增加，但无法在不受到惩 罚的情况下得到纠正（波长分辨率降低）。
实际上，环形镜的作用不仅仅是矫正散光，它还可以优化设计（我们不再需要担心散光）并减少彗差。结果是光谱中出现干净、对称的峰。
像散示例（传感器平面中 0.5 mm 狭缝的图像）
A. Ariel 光谱仪像散校正图像（400 g/mm 光栅）
B. 与（A）相同的光学系统，但使用球面镜
C. 与 (B) 相同的光学系统，但使用 600 g/mm 光栅
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