【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光學成像，尤其涉及一種基于pgp(prism-grating-prism，棱鏡-光柵-棱鏡)模型的成像光譜儀分辨率優化方法。
技術介紹
1、在成像光譜儀的設計中，光譜分辨率是其核心指標，制約光譜儀分辨率的因素很多，但是光線經過色散元件后出現的譜線彎曲特性是限制光譜儀分辨率的重要因素。由于棱鏡、光柵的譜線彎曲互補特性，有的采用棱鏡-光柵模型，但是其光譜分辨率相對較低，使得光譜儀的成像效果差。
技術實現思路
1、本專利技術旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本專利技術的第一個目的在于提出一種基于pgp模型的成像光譜儀分辨率優化方法。
2、為達到上述目的，本專利技術第一方面實施例提出了一種基于pgp模型的成像光譜儀分辨率優化方法，所述pgp模型包括第一棱鏡、光柵和第二棱鏡，且所述第一棱鏡、所述光柵與所述第二棱鏡依次連接，所述方法包括：s1,獲取所述第一棱鏡的頂角初始值、頂角最大值，所述第二棱鏡的頂角初始值、頂角最大值以及入射光線的光譜范圍；s2,確定所述入射光線的最大入射角和最小入射角以及所述入射光線的中心波長譜線；s3,分別計算所述中心波長譜線對應的最大入射角經所述pgp模型的第一出射角、最小入射角經所述pgp模型的第二出射角；s4,根據所述第一出射角與所述第二出射角之間的差值確定所述中心波長譜線的彎曲值；s5,根據預設步長調整所述第二棱鏡的頂角值，直至所述第二棱鏡的頂角值達到所述第二棱鏡的頂角最大值，并在調整過程中重復上述步驟s3和s4，
3、根據本專利技術實施例的基于pgp模型的成像光譜儀分辨率優化方法，首先分別計算中心波長譜線對應的最大入射角經pgp模型的第一出射角、最小入射角經pgp模型的第二出射角，并根據第一出射角與第二出射角之間的差值確定中心波長譜線的彎曲值，并按照上述的步驟將第一棱鏡和第二棱鏡的角度范圍的角度值按照預設步長進行循環計算，得到多個中心波長譜線的彎曲值，然后對多個中心波長譜線的彎曲值進行篩選，以得到最小彎曲值，最后根據最小彎曲值對應的第一棱鏡的頂角值和第二棱鏡的頂角值設計制作pgp模型。該方法既可以計算兩棱鏡頂角度數相同的情況，也可以計算兩棱鏡頂角度數不相同的情況，使得成像光譜儀在更寬的波長范圍內依然可實現更高的光譜分辨率。
4、根據本專利技術的一個實施例，根據下述公式確定所述中心波長譜線的彎曲值：
5、li＝δωi*f
6、其中，li為所述中心波長譜線的彎曲值，δωi為所述第一出射角與所述第二出射角之間的差值，f為聚焦透鏡的焦距。
7、根據本專利技術的一個實施例，確定所述入射光線的最大入射角，包括：
8、獲取狹縫的長度、所述狹縫與所述第一棱鏡的距離；
9、根據所述狹縫的長度、所述狹縫與所述第一棱鏡的距離確定所述入射光線的最大入射角。
10、根據本專利技術的一個實施例，根據下述公式確定所述入射光線的最大入射角：
11、
12、其中，d為所述狹縫長度的二分之一，s為所述狹縫到所述第一棱鏡的距離。
13、根據本專利技術的一個實施例，計算所述中心波長譜線對應的最大入射角經所述pgp模型的第一出射角，包括：確定最大入射角的中心波長譜線在所述第一棱鏡的入射角；根據折射定律確定所述光柵的入射角；根據光柵方程確定所述光柵的出射角；根據折射定律確定所述第二棱鏡的出射角，所述第二棱鏡的出射角為第一出射角。
14、根據本專利技術的一個實施例，所述光柵方程通過下述公式表示：
15、d(sinα-sinβ)＝mλ
16、其中，d為光柵常數，α表示光線的入射角度，β表示光線的出射角度，m代表衍射級次，λ代表光線的波長。
17、本專利技術的有益效果為：
18、棱鏡-光柵-棱鏡模型對譜線彎曲的抑制效果更好，由于其模型對光能的利用率高，故在更寬的波長范圍內依然可實現更高的光譜分辨率，該方法既可以計算兩棱鏡頂角度數相同的情況，也可以計算兩棱鏡頂角度數不相同的情況，考慮全面、結果可靠性高。
19、本專利技術附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本專利技術的實踐了解到。
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1.一種基于PGP模型的成像光譜儀分辨率優化方法，其特征在于，所述PGP模型包括第一棱鏡、光柵和第二棱鏡，且所述第一棱鏡、所述光柵與所述第二棱鏡依次連接，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的基于PGP模型的成像光譜儀分辨率優化方法，其特征在于，根據下述公式確定所述中心波長譜線的彎曲值：
3.根據權利要求1所述的基于PGP模型的成像光譜儀分辨率優化方法，其特征在于，確定所述入射光線的最大入射角，包括：
4.根據權利要求3所述的基于PGP模型的成像光譜儀分辨率優化方法，其特征在于，根據下述公式確定所述入射光線的最大入射角：
5.根據權利要求1所述的基于PGP模型的成像光譜儀分辨率優化方法，其特征在于，計算所述中心波長譜線對應的最大入射角經所述PGP模型的第一出射角，包括：
6.根據權利要求5所述的基于PGP模型的成像光譜儀分辨率優化方法，其特征在于，所述光柵方程通過下述公式表示：
【技術特征摘要】
1.一種基于pgp模型的成像光譜儀分辨率優化方法，其特征在于，所述pgp模型包括第一棱鏡、光柵和第二棱鏡，且所述第一棱鏡、所述光柵與所述第二棱鏡依次連接，所述方法包括：
2.根據權利要求1所述的基于pgp模型的成像光譜儀分辨率優化方法，其特征在于，根據下述公式確定所述中心波長譜線的彎曲值：
3.根據權利要求1所述的基于pgp模型的成像光譜儀分辨率優化方法，其特征在于，確定所述入射光線的最大入射角，包...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孟鑫，陳爽，李官璟，劉鴻飛，張樂，康健，錢林勇，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：
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