本文综合介绍了高性能光谱分析仪的国内外研究现状和发展趋势。系统分析了国内的需求,以及在光谱分析仪领域国内外的差距。根据光谱分析仪设计的基本原理,设计出了三种实现方案:衍射光栅型、Fabry-Perot干涉仪型和Michelson干涉仪型。并对三种方案的优缺点给予了分析和比较。 衍射光栅型光谱分析仪能够进行各种激光器和LED的光谱测量,其光谱分辨带宽是可以改变的,且具有测量波长范围宽、灵敏度高、动态范围大等优点。因此,本设计采用双通光栅单色仪加直接驱动直接读取光栅角位置控制的实现方案。利用这种双通光栅单色仪可同时获得单光栅单色仪的高灵敏度和双光栅单色仪的大动态范围;在光路中插入经精心设计的楔形延迟板,它还可提供优良的偏振非敏感特性;准直和聚焦系统选用高品质抛物面反射镜可降低单色仪的尺寸要求,以便于将整个仪器的体积降到最小限度,同时,由于反射系统无色差,所以该系统还有助于提高仪器的分辨率。高分辨率直接驱动直接读取衍射光栅角位置的控制系统不仅可消除传统齿轮减速机构固有的各种误差,而且可大大提高光栅扫描速度。 接着详细分析了本设计的硬件实现方案、软件实现方案以及结构实现方案。并对与本设计直接相关的关键技术及其实现方式进行了分析。然后给出了主要技术指标的测试方法及测量结果。最后与国外最新水平的光谱分析仪进行了比较,本设计的水平完全达到了国外最高水平。