作为物质成分检测的重要方法之一,拉曼光谱检测技术具有检测速度快、样品无损伤、非接触检测等优点,其应用范围囊括材料学、物理学、化工学、生物医学、环保、考古、地质学,以及商贸和刑事司法等领域。相比于传统的拉曼光谱仪,微小型拉曼光谱仪具有体积小、重量轻、易于携带、价格较低廉、对测量环境要求较小等优点,进一步拓宽了应用范围。然而,目前市面上大多数微小型光谱仪采用的是基于切尔尼-特纳结构的反射式分光光路,而基于透射式光路的微小型光谱仪在市面上并不常见,对于透射式光路的研究也较为缺乏。本课题的主要研究任务是以微小型化为目标,设计适用于测量拉曼散射的微型拉曼光谱仪。基于课题安排,选择采用棱镜-光栅组合的分光系统。本文的主要内容有:首先,介绍了拉曼散射效应以及不同种类光谱仪的分光原理。从棱镜-光栅元件的分光原理出发,推导了棱栅元件的性能参数。利用Zemax软件,对不同激发波长下的拉曼光谱仪的分光元件和光学系统进行了设计,对光线在分光元件内部的光路、分光元件的角色散率以及谱线在成像面上的线宽进行了仿真,对光学系统的布局进行了优化。仿真结果符合拉曼光谱仪性能指标。根据设计的光学结构,对拉曼光谱仪的机械零件和装配体进行了设计,完成了拉曼光谱仪系统的机械装配。同时,基于Lab VIEW平台,编写了拉曼光谱数据处理软件。其次,基于严格耦合波分析法,对棱栅的衍射效率进行了分析。利用Gsolver软件研究了不同光栅槽类型和深度对棱栅元件的影响,分别计算并选取了有利于提高棱栅元件衍射效率的光栅槽。同时,根据自然光的反射率和透射率公式,分析了光线在元件出射前后的损耗,计算得到了棱镜-光栅元件衍射效率。最后,搭建了拉曼光谱仪系统。分别测量了系统的测量范围以及分辨率,对光谱仪系统进行了波长定标,测量了乙醇的拉曼光谱。实验结果说明,棱镜-光栅组合元件可以作为拉曼光谱仪的分光元件,对拉曼散射进行测量。