分光测色仪中的光谱仪系统
摘要：根据分光测色仪的应用需要，对分光系统、光电接收系统及相关电路组成的光谱仪进行了模块化设计，以方便仪器的整体设计、装调和测试。考虑分光测色仪是非成像光学仪器，故提出用光纤来连接各光学模块。根据应用需求提出了光谱仪的主要技术指标，所设计光谱仪很好地完成了球差和彗差的校正。分析了用滤光片消除二级衍射光谱的方法，解
决了光纤和光谱仪数值孔径不匹配的问题。研制了光谱仪系统，其外形尺寸为１３０ｍｍ×９０ｍｍ×４５ｍｍ。实验测试显示，在狭缝宽度为５０μｍ 时，光谱仪各波段的光谱分辨率都可以达到２ｎｍ。对光谱仪进行了波长定标，定标精度小于０．２ｎｍ，整个工作波段占４０１个像元，满足１ｎｍ 的波长输出间隔的设计要求。该光谱仪的可弯曲光纤和电子线路便于整机灵活布局与模块拆卸，同时方便单独测试。所述方法为分光测色仪的整机研制与测试打下了良好的基础。
关 键 词：光学设计；分光测色仪；模块化设计；光谱仪；二级衍射光谱
分光测色仪是颜色测量中**重要的仪器，它
不直接测量颜色，而是测量物体的光谱反射率因数或光谱透射比，然后通过色度学公式计算求得样品颜色的三刺激值及其他表征颜色的各种参数［１－２］。作为分光光度计的一个分支，分光测色仪主要由光源和照明系统、分光系统、光电接收系统、控制和数据处理系统等组成［３］。其中，分光系统把混合光分解成单色光，光电接收系统接收单色光并进行光电转换，这两部分合称为光谱仪。光谱仪是分光测色仪的核心组成部分，不仅要满足一系列的指标要求，而且对于整个仪器的性能和结构起着决定性作用。通常分光测色仪采用整体化设计［４－５］，各组成部分的相对位置固定，连接紧密，其优点是结构紧凑，便于小型化。然而整体化设计不利于各组成部分的分步装调、测试等，并
且在一些应用需求中，特殊照明系统的使用加大了仪器整体化设计的难度。
由于分光测色仪的功能和结构较为复杂，采
用模块化设计思想不仅便于仪器的整体装调和测试，而且有利于仪器的整机设计，以满足特殊的应用需求。模块化设计是按功能把一组相关的光学、机械等元件组装成一个独立模块，各模块分别装调、测试，**终将各模块进行总装调和测试，组
成完整的仪器［６］，这给光学仪器的设计带来了非常大的便利［７－８］。本文根据应用需要将分光测色仪中由分光系统、光电接收系统及相关电路组成的光谱仪进行了模块化设计，研制了光谱仪系统，并给出了实验结果。
２ 应用要求及主要技术指标
分光测色仪的设计如图１所示，整个系统主要由照明系统和光谱仪系统组成。为满足一定的应用需求，照明系统采用G际照明委员会（ＣＩＥ）推荐的４５／０几何条件。４５°照明系统中，由于结构干涉与光路遮挡，０°的接收光路无法直接与光谱仪连接，故采用反射镜将接收光路折转后，再用光纤连接光谱仪，从而巧妙地解决这个问题。由
于分光测色仪是非成像光学仪器，所以用光纤连接各光学系统便可满足应用要求。
常规的分光测色仪工作在３８０～７８０ｎｍ 可
见光波段，由于可见光谱两端在色度学计算中贡献较小，有些分光测色仪产品的光谱仅为４００～７００ｎｍ［９］。本文设计的分光测色仪可用于测量紫外光激发引起的荧光颜色，将光谱仪波长设置为３４０ｎｍ～７４０ｎｍ。通常颜色样品的光谱曲线随波长的变化比较平缓，而且计算三刺激值时总是在很宽的光谱范围内进行，所以波长准确度和光谱分辨率对颜色测量准确度的影响较小［１０］。
在大多数应用中，５ｎｍ 光谱带宽的分光测色仪就能达到应用要求。为实现颜色的高精度测量，光
谱仪的光谱分辨率要小于５ｎｍ。ＣＩＥ 推荐精确计算时波长间隔为１ｎｍ，而在大多数情况下波长间隔可取５ｎｍ 甚**更高。随着探测器技术的进步，当今分光测色仪广泛使用光电二极管（ＰＤ）阵列或光电耦合器件（ＣＣＤ）等阵列光电器件作为光电接 收 器 件。 本 文 选 择 Ｈａｍａｍａｔｓｕ 公 司 的Ｓ３９２３－５１２Ｑ光电二极管阵列作为探测器，其光谱为２００～１０００ｎｍ，像元数为５１２，像元大小为２５
μｍ×０．５ｍｍ（宽×高）。该探测器可提供极大的信噪比和动态范围，为高精度的光度测量提供了
保障，所以特别适合作为分光测色仪的探测器，而
且５１２像元可获得１ｎｍ 间隔的数据。光谱仪系统与照明系统采用光纤进行连接，要求体积小于
１５０ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍ。光谱仪的主要技术指标如表１所示。
３ 光谱仪光学系统设计及结果
采用 Ｃｚｅｒｎｙ－Ｔｕｒｎｅｒ型结构光谱仪，它用平面衍射光栅作为色散元件，两个球面反射镜分别作为准直镜和成像镜［１１］。传统的Ｃｚｅｒｎｙ－Ｔｕｒｎｅｒ
光谱仪考虑了消球差和消彗差条件［１２－１３］，可以保证良好的光谱分辨率。球差会使光谱线对称地扩展，使边缘不清晰，因此用凹球面反射镜时必须控制球差在像差容限以内，以尽可能达到**高的光谱分辨率。球面镜焦距ｆ 与系统Ｆ 之间需满
足［１４］：
光谱为３４０～７４０ｎｍ 共４００ｎｍ，设计时令线色散率ｄｌ／ｄλ＝２５μｍ／１ｎｍ ，以满足１ｎｍ 的波长采集间隔。选用光栅常数为１／３００ｍｍ 的平面光栅。根据指标要求和上述公式计算初始结构，经优化设计的光谱仪光路结构如图３所示。其物方数值孔径为０．１，光栅衍射级次采用＋１级，准
直镜和成像镜采用曲率半径相同的球面反射镜，焦距不足８０ｍｍ，整体尺寸小于９０ｍｍ×６０ｍｍ。
在工作波段内，光谱像点斑在色散方向的半径均方根值随波长的变化如图４所示。从图中可以看出，点斑色散方向半径的 ＲＭＳ值在整个工作波段内均小于６μｍ，部分波段优于衍射极限，这表明球差和彗差得到了充分校正，可达到**优的光谱分辨率。像面上各波长点列图如图５所
示，由于该光谱仪未矫正像散，光谱像点斑在两个方向的尺寸差别很大，近乎成直线，垂直于色散方向半径的均方根值约为１００μｍ。在整个工作波
由于色散元件采用光栅，不可避免地存在二 级衍射光谱。本设计的光谱仪工作波段为 ３４０～ ，二级光谱的影响包括带内和带外两个部 ７４０ｎｍ 分，工作波段内的３４０～３７０ｎｍ 的二级光谱会和 ６８０～７４０ｎｍ 的一级光谱重叠，带外３４０ｎｍ 之前 的光谱区的二级光谱将会和 ６８０ｎｍ 之前的一级 光谱重叠，所以需要在探测器前加前截止滤光片 来消除二级光谱的影响 ［１７］ 。已知经光源发出到 达光谱仪的带外光谱区为 ，即需要 ３００～３４０ｎｍ 在 ６００～７４０ｎｍ 波段消除 ３００～３７０ｎｍ 的二级 光谱。只在探测器前的部分光谱区域中插入滤光 片消除二级光谱的办法是不可行的，因为受滤光 片厚度的影响，通过滤光片的光线和未通过滤光 片的光线光程不等，从而产生了不同的焦平面，这 会大幅影响整个光谱区域的光谱分辨率。本文在 滤光片基底部分区域镀前截止膜，膜系厚度产生 的光程差可以忽略。如图 ７ 所示，将滤光片放置 到探测器前，滤光片上镀截止深度小于０．１％、 ４００ｎｍ 的前截止膜，区域完全覆盖 ６００～７４０ｎｍ 的一级光谱，可以有效消除３００～３７０ｎｍ 的二级 光谱；而镀４００ｎｍ 前截止膜的区域应尽量远离 ４００ｎｍ 的一级光谱，以防对工作波段内的一级光谱产生影响；而未镀前截止膜的区域，一级光谱可以正常通过。
光谱仪与其他光学系统采用光纤连接，由光 纤出射的光入射到光谱仪狭缝。通常采用数值孔 径为０．２２的光纤，这样经光纤出射进入光谱仪的 光束的数值孔径为 ，大于光谱仪设计的数值 ０．２２ 。数值孔径不匹配将会给光谱仪造成大 ０．１ 量的杂散光，因此在狭缝到准直镜之间设置了消 杂光光阑，以有效遮挡光纤发出的超过光谱仪数 值孔径的光。考虑狭缝的长宽尺寸很小，可以忽 略，光阑开口半径 ｒ 与光阑到狭缝的距离 需满 ｌ 足关系： · · ， （） ｒ＝ｌ ｔａｎｕ≈ｌ ｓｉｎｕ＝０．１ｌ ６ 其中： 为孔径角。式（）即可解决光纤数值孔径 ｕ ６ 大于光谱仪数值孔径的问题，有效地降低了光谱 仪中的杂散光。图８为添加了滤光片和消杂光光 阑后的光谱仪结构。 光谱仪系统集成 根据所设计的光学系统进行机械结构设计及 光机零件加工，**终完成光谱仪光机系统的集成 及装调。在光谱仪中的适当位置添加若干光阑以 消除杂散光的影响，此外光谱仪系统中所有的机 械件表面均做了发黑处理，以进一步减小杂散光 的影响。本文研制的光谱仪实物如图 ９ 所示，壳 体密封，外形尺寸为 ，
光谱仪与其他光学系统采用光纤连接，由光 纤出射的光入射到光谱仪狭缝。通常采用数值孔 径为０．２２的光纤，这样经光纤出射进入光谱仪的 光束的数值孔径为 ，大于光谱仪设计的数值 ０．２２ 。数值孔径不匹配将会给光谱仪造成大 ０．１ 量的杂散光，因此在狭缝到准直镜之间设置了消 杂光光阑，以有效遮挡光纤发出的超过光谱仪数 值孔径的光。考虑狭缝的长宽尺寸很小，可以忽 略，光阑开口半径 ｒ 与光阑到狭缝的距离 需满 ｌ 足关系： · · ， （） ｒ＝ｌ ｔａｎｕ≈ｌ ｓｉｎｕ＝０．１ｌ ６ 其中： 为孔径角。式（）即可解决光纤数值孔径 ｕ ６ 大于光谱仪数值孔径的问题，有效地降低了光谱 仪中的杂散光。图８为添加了滤光片和消杂光光 阑后的光谱仪结构。 光谱仪系统集成 根据所设计的光学系统进行机械结构设计及 光机零件加工，**终完成光谱仪光机系统的集成 及装调。在光谱仪中的适当位置添加若干光阑以 消除杂散光的影响，此外光谱仪系统中所有的机 械件表面均做了发黑处理，以进一步减小杂散光 的影响。本文研制的光谱仪实物如图 ９ 所示，壳 体密封，外形尺寸为 ，分开，即在５８０ｎｍ 附近可以实现２ｎｍ 的光谱分辨率。各波长谱线的半高全宽（ＦＷＨＭ）皆约为两个像元，即２ｎｍ，因此可以认为工作波段内光谱分辨率都达到了２ｎｍ。所设计的光谱仪的光谱分辨率小于设计指标５ｎｍ，实验与分析的结果相同。
度小于０．２ｎｍ，满足设计指标要求。由式（５）得，
３４０ｎｍ 所对应的像元序数为４８，７４０ｎｍ 所对应的像元序数为４４８，整个工作谱段共计４０１个像元。由于式（７）所得拟合曲线近乎直线，所以整个谱段近似满足１ｎｍ 的波长输出间隔。
６ 结 论
本文将分光系统、光电接收系统及相关电路组成的光谱仪进行了模块化设计，以便于仪器的整体设计、装调和测试，满足了分光测色仪的应用需要。shou先分析应用需求并提出主要指标，设计了光谱仪系统，很好地校正了球差和彗差。然后详细分析了用滤光片消二级衍射光谱的方法，解
决了光纤和光谱仪数值孔径不匹配的问题。根据设计研制了光谱仪系统，并对光谱仪进行了测试。
结果表明在狭缝宽度为５０μｍ 时，各波段光谱分辨率都可以达到２ｎｍ，满足设计指标。**后对光谱仪进行了波长定标，结果表明定标精度小于
０．２ｎｍ，整个工作波段占４０１个像元，满足１ｎｍ
波长输出间隔的设计要求。
光谱仪系统采用可弯曲光纤和电子线路的接口设计，便于整机灵活布局与模块拆卸，同时方便光谱仪的单独测试，体现了模块化设计的优势，为
分光测色仪的整机研制与测试奠定了良好的基础。
决了光纤和光谱仪数值孔径不匹配的问题。研制了光谱仪系统，其外形尺寸为１３０ｍｍ×９０ｍｍ×４５ｍｍ。实验测试显示，在狭缝宽度为５０μｍ 时，光谱仪各波段的光谱分辨率都可以达到２ｎｍ。对光谱仪进行了波长定标，定标精度小于０．２ｎｍ，整个工作波段占４０１个像元，满足１ｎｍ 的波长输出间隔的设计要求。该光谱仪的可弯曲光纤和电子线路便于整机灵活布局与模块拆卸，同时方便单独测试。所述方法为分光测色仪的整机研制与测试打下了良好的基础。
关 键 词：光学设计；分光测色仪；模块化设计；光谱仪；二级衍射光谱
１ 序 言 ２ 应用要求及主要技术指标
分光测色仪是颜色测量中**重要的仪器，它
不直接测量颜色，而是测量物体的光谱反射率因数或光谱透射比，然后通过色度学公式计算求得样品颜色的三刺激值及其他表征颜色的各种参数［１－２］。作为分光光度计的一个分支，分光测色仪主要由光源和照明系统、分光系统、光电接收系统、控制和数据处理系统等组成［３］。其中，分光系统把混合光分解成单色光，光电接收系统接收单色光并进行光电转换，这两部分合称为光谱仪。光谱仪是分光测色仪的核心组成部分，不仅要满足一系列的指标要求，而且对于整个仪器的性能和结构起着决定性作用。通常分光测色仪采用整体化设计［４－５］，各组成部分的相对位置固定，连接紧密，其优点是结构紧凑，便于小型化。然而整体化设计不利于各组成部分的分步装调、测试等，并
且在一些应用需求中，特殊照明系统的使用加大了仪器整体化设计的难度。
由于分光测色仪的功能和结构较为复杂，采
用模块化设计思想不仅便于仪器的整体装调和测试，而且有利于仪器的整机设计，以满足特殊的应用需求。模块化设计是按功能把一组相关的光学、机械等元件组装成一个独立模块，各模块分别装调、测试，**终将各模块进行总装调和测试，组
成完整的仪器［６］，这给光学仪器的设计带来了非常大的便利［７－８］。本文根据应用需要将分光测色仪中由分光系统、光电接收系统及相关电路组成的光谱仪进行了模块化设计，研制了光谱仪系统，并给出了实验结果。
２ 应用要求及主要技术指标
分光测色仪的设计如图１所示，整个系统主要由照明系统和光谱仪系统组成。为满足一定的应用需求，照明系统采用G际照明委员会（ＣＩＥ）推荐的４５／０几何条件。４５°照明系统中，由于结构干涉与光路遮挡，０°的接收光路无法直接与光谱仪连接，故采用反射镜将接收光路折转后，再用光纤连接光谱仪，从而巧妙地解决这个问题。由
于分光测色仪是非成像光学仪器，所以用光纤连接各光学系统便可满足应用要求。
常规的分光测色仪工作在３８０～７８０ｎｍ 可
见光波段，由于可见光谱两端在色度学计算中贡献较小，有些分光测色仪产品的光谱仅为４００～７００ｎｍ［９］。本文设计的分光测色仪可用于测量紫外光激发引起的荧光颜色，将光谱仪波长设置为３４０ｎｍ～７４０ｎｍ。通常颜色样品的光谱曲线随波长的变化比较平缓，而且计算三刺激值时总是在很宽的光谱范围内进行，所以波长准确度和光谱分辨率对颜色测量准确度的影响较小［１０］。
在大多数应用中，５ｎｍ 光谱带宽的分光测色仪就能达到应用要求。为实现颜色的高精度测量，光
谱仪的光谱分辨率要小于５ｎｍ。ＣＩＥ 推荐精确计算时波长间隔为１ｎｍ，而在大多数情况下波长间隔可取５ｎｍ 甚**更高。随着探测器技术的进步，当今分光测色仪广泛使用光电二极管（ＰＤ）阵列或光电耦合器件（ＣＣＤ）等阵列光电器件作为光电接 收 器 件。 本 文 选 择 Ｈａｍａｍａｔｓｕ 公 司 的Ｓ３９２３－５１２Ｑ光电二极管阵列作为探测器，其光谱为２００～１０００ｎｍ，像元数为５１２，像元大小为２５
μｍ×０．５ｍｍ（宽×高）。该探测器可提供极大的信噪比和动态范围，为高精度的光度测量提供了
保障，所以特别适合作为分光测色仪的探测器，而
且５１２像元可获得１ｎｍ 间隔的数据。光谱仪系统与照明系统采用光纤进行连接，要求体积小于
１５０ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍ。光谱仪的主要技术指标如表１所示。
３ 光谱仪光学系统设计及结果
采用 Ｃｚｅｒｎｙ－Ｔｕｒｎｅｒ型结构光谱仪，它用平面衍射光栅作为色散元件，两个球面反射镜分别作为准直镜和成像镜［１１］。传统的Ｃｚｅｒｎｙ－Ｔｕｒｎｅｒ
光谱仪考虑了消球差和消彗差条件［１２－１３］，可以保证良好的光谱分辨率。球差会使光谱线对称地扩展，使边缘不清晰，因此用凹球面反射镜时必须控制球差在像差容限以内，以尽可能达到**高的光谱分辨率。球面镜焦距ｆ 与系统Ｆ 之间需满
足［１４］：
| · · ４ | |||
| ｆ≤２５６ λ Ｆ | |||
| ， | （） | ||
| · · ３ | １ | ||
| Ｄ | ≤２５６ λ Ｆ | ||
| 其中： | 为波长。彗差对谱线轮廓的影 | ||
光谱为３４０～７４０ｎｍ 共４００ｎｍ，设计时令线色散率ｄｌ／ｄλ＝２５μｍ／１ｎｍ ，以满足１ｎｍ 的波长采集间隔。选用光栅常数为１／３００ｍｍ 的平面光栅。根据指标要求和上述公式计算初始结构，经优化设计的光谱仪光路结构如图３所示。其物方数值孔径为０．１，光栅衍射级次采用＋１级，准
直镜和成像镜采用曲率半径相同的球面反射镜，焦距不足８０ｍｍ，整体尺寸小于９０ｍｍ×６０ｍｍ。
在工作波段内，光谱像点斑在色散方向的半径均方根值随波长的变化如图４所示。从图中可以看出，点斑色散方向半径的 ＲＭＳ值在整个工作波段内均小于６μｍ，部分波段优于衍射极限，这表明球差和彗差得到了充分校正，可达到**优的光谱分辨率。像面上各波长点列图如图５所
示，由于该光谱仪未矫正像散，光谱像点斑在两个方向的尺寸差别很大，近乎成直线，垂直于色散方向半径的均方根值约为１００μｍ。在整个工作波
由于色散元件采用光栅，不可避免地存在二 级衍射光谱。本设计的光谱仪工作波段为 ３４０～ ，二级光谱的影响包括带内和带外两个部 ７４０ｎｍ 分，工作波段内的３４０～３７０ｎｍ 的二级光谱会和 ６８０～７４０ｎｍ 的一级光谱重叠，带外３４０ｎｍ 之前 的光谱区的二级光谱将会和 ６８０ｎｍ 之前的一级 光谱重叠，所以需要在探测器前加前截止滤光片 来消除二级光谱的影响 ［１７］ 。已知经光源发出到 达光谱仪的带外光谱区为 ，即需要 ３００～３４０ｎｍ 在 ６００～７４０ｎｍ 波段消除 ３００～３７０ｎｍ 的二级 光谱。只在探测器前的部分光谱区域中插入滤光 片消除二级光谱的办法是不可行的，因为受滤光 片厚度的影响，通过滤光片的光线和未通过滤光 片的光线光程不等，从而产生了不同的焦平面，这 会大幅影响整个光谱区域的光谱分辨率。本文在 滤光片基底部分区域镀前截止膜，膜系厚度产生 的光程差可以忽略。如图 ７ 所示，将滤光片放置 到探测器前，滤光片上镀截止深度小于０．１％、 ４００ｎｍ 的前截止膜，区域完全覆盖 ６００～７４０ｎｍ 的一级光谱，可以有效消除３００～３７０ｎｍ 的二级 光谱；而镀４００ｎｍ 前截止膜的区域应尽量远离 ４００ｎｍ 的一级光谱，以防对工作波段内的一级光谱产生影响；而未镀前截止膜的区域，一级光谱可以正常通过。
光谱仪与其他光学系统采用光纤连接，由光 纤出射的光入射到光谱仪狭缝。通常采用数值孔 径为０．２２的光纤，这样经光纤出射进入光谱仪的 光束的数值孔径为 ，大于光谱仪设计的数值 ０．２２ 。数值孔径不匹配将会给光谱仪造成大 ０．１ 量的杂散光，因此在狭缝到准直镜之间设置了消 杂光光阑，以有效遮挡光纤发出的超过光谱仪数 值孔径的光。考虑狭缝的长宽尺寸很小，可以忽 略，光阑开口半径 ｒ 与光阑到狭缝的距离 需满 ｌ 足关系： · · ， （） ｒ＝ｌ ｔａｎｕ≈ｌ ｓｉｎｕ＝０．１ｌ ６ 其中： 为孔径角。式（）即可解决光纤数值孔径 ｕ ６ 大于光谱仪数值孔径的问题，有效地降低了光谱 仪中的杂散光。图８为添加了滤光片和消杂光光 阑后的光谱仪结构。 光谱仪系统集成 根据所设计的光学系统进行机械结构设计及 光机零件加工，**终完成光谱仪光机系统的集成 及装调。在光谱仪中的适当位置添加若干光阑以 消除杂散光的影响，此外光谱仪系统中所有的机 械件表面均做了发黑处理，以进一步减小杂散光 的影响。本文研制的光谱仪实物如图 ９ 所示，壳 体密封，外形尺寸为 ，
光谱仪与其他光学系统采用光纤连接，由光 纤出射的光入射到光谱仪狭缝。通常采用数值孔 径为０．２２的光纤，这样经光纤出射进入光谱仪的 光束的数值孔径为 ，大于光谱仪设计的数值 ０．２２ 。数值孔径不匹配将会给光谱仪造成大 ０．１ 量的杂散光，因此在狭缝到准直镜之间设置了消 杂光光阑，以有效遮挡光纤发出的超过光谱仪数 值孔径的光。考虑狭缝的长宽尺寸很小，可以忽 略，光阑开口半径 ｒ 与光阑到狭缝的距离 需满 ｌ 足关系： · · ， （） ｒ＝ｌ ｔａｎｕ≈ｌ ｓｉｎｕ＝０．１ｌ ６ 其中： 为孔径角。式（）即可解决光纤数值孔径 ｕ ６ 大于光谱仪数值孔径的问题，有效地降低了光谱 仪中的杂散光。图８为添加了滤光片和消杂光光 阑后的光谱仪结构。 光谱仪系统集成 根据所设计的光学系统进行机械结构设计及 光机零件加工，**终完成光谱仪光机系统的集成 及装调。在光谱仪中的适当位置添加若干光阑以 消除杂散光的影响，此外光谱仪系统中所有的机 械件表面均做了发黑处理，以进一步减小杂散光 的影响。本文研制的光谱仪实物如图 ９ 所示，壳 体密封，外形尺寸为 ，分开，即在５８０ｎｍ 附近可以实现２ｎｍ 的光谱分辨率。各波长谱线的半高全宽（ＦＷＨＭ）皆约为两个像元，即２ｎｍ，因此可以认为工作波段内光谱分辨率都达到了２ｎｍ。所设计的光谱仪的光谱分辨率小于设计指标５ｎｍ，实验与分析的结果相同。
度小于０．２ｎｍ，满足设计指标要求。由式（５）得，３４０ｎｍ 所对应的像元序数为４８，７４０ｎｍ 所对应的像元序数为４４８，整个工作谱段共计４０１个像元。由于式（７）所得拟合曲线近乎直线，所以整个谱段近似满足１ｎｍ 的波长输出间隔。
６ 结 论
本文将分光系统、光电接收系统及相关电路组成的光谱仪进行了模块化设计，以便于仪器的整体设计、装调和测试，满足了分光测色仪的应用需要。shou先分析应用需求并提出主要指标，设计了光谱仪系统，很好地校正了球差和彗差。然后详细分析了用滤光片消二级衍射光谱的方法，解
决了光纤和光谱仪数值孔径不匹配的问题。根据设计研制了光谱仪系统，并对光谱仪进行了测试。
结果表明在狭缝宽度为５０μｍ 时，各波段光谱分辨率都可以达到２ｎｍ，满足设计指标。**后对光谱仪进行了波长定标，结果表明定标精度小于
０．２ｎｍ，整个工作波段占４０１个像元，满足１ｎｍ
波长输出间隔的设计要求。
光谱仪系统采用可弯曲光纤和电子线路的接口设计，便于整机灵活布局与模块拆卸，同时方便光谱仪的单独测试，体现了模块化设计的优势，为
分光测色仪的整机研制与测试奠定了良好的基础。
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