1、光譜儀器是光學儀器的重要組成部分，是對物質(zhì)的結構和成分進行觀測、分析和處理的基本設備，因此設計一個低費用、小型化的實驗室用光譜儀，用以在課堂上普及光譜儀知識，提高學生對光譜儀原理與使用方法的掌握，為將來從事相應的工作打下好的基礎具有實際意義。
　　光學系統(tǒng)作為光譜儀的核心系統(tǒng)，直接關系到光譜儀性能的好壞和體積的大小，是微型光譜儀器設計的核心部分之一。本文系統(tǒng)闡述了光譜儀光學系統(tǒng)的組成部分，工作原理，性能特征，提出了基于全息光學元件

2、的光路-光柵設計方法。基于全息光學理論分析了全息光學元件的制作和使用原理，包括記錄過程和高斯成像性質(zhì)，光焦度，成像位置、衍射效率，像差分析以及作為光纖光譜儀光柵元件進行分光和成像的可行性，基于此理論設計了光譜儀器的兩種光學系統(tǒng)，分別是基于全息元件的透射式光路和反射式光路，在初始參數(shù)確立后利用ZEMAX仿真軟件進行建模，得到像質(zhì)評價結果，然后進行優(yōu)化，得出最終的參數(shù)和模擬結果。所設計的全息光柵記錄波長為575nm，記錄光束之間的夾角為10

3、°，一束為平面波，一束為球面波，焦距47.6mm，使用+1級衍射光，光柵孔徑為10mm。所設計的光譜儀的工作波長范圍為430-830nm，體積140*30*40mm，光譜面展寬為29.1mm。最后，在光學平臺上搭建光路，利用已研發(fā)完成的電路系統(tǒng)及光譜儀軟件，針對汞燈光譜進行試驗，光譜分辨率優(yōu)于5nm，測量得到的汞燈光譜與標準汞燈光譜一致，表明了所設計的基于全息元件的光纖光譜儀光學系統(tǒng)是可行的。最后，進行整機調(diào)試和波長標定，完成整體設計。