产品概述
SSI Optics Concave Gratings（凹面衍射光栅）是在光学凹面基底上制作衍射刻槽的特种光栅，兼具色散和聚焦两大光学功能于一体。这种独特的设计使得凹面光栅在光谱系统中可以同时替代平面光栅和聚焦反射镜两个元件，从而大幅简化光谱仪的光学结构、缩小体积并降低装配难度。凹面光栅在微型光谱仪、便携式分析仪器和航天遥感光谱仪等领域具有广泛的应用，尤其适合对系统紧凑性和轻量化有严格要求的应用场景。
凹面光栅的制造工艺比平面光栅更为复杂。基底的曲率半径需要在几十毫米到数米之间精确控制，同时刻槽的间距在弯曲基底表面需要保持恒定，这对全息记录光路提出了特殊的补偿要求。SSI Optics 采用全息干涉法在凹面基底上记录等间距或变间距刻槽图案，变间距设计可以同时校正像散和彗差等光学像差，实现平滑的平场聚焦特性。刻槽间距的渐变规律需要根据基底的曲率半径和目标光谱范围进行精确的光学设计计算。
SSI Optics 的凹面光栅产品可提供球面和非球面两种基底形式，曲率半径覆盖50 mm至1000 mm，刻槽密度从300到3600线/mm。针对平场光谱仪应用，凹面光栅经过优化的变间距设计可在目标焦平面上实现平坦的像面，配合线阵探测器即可实现全光谱的同时采集，无需扫描机构。这一特性使得凹面光栅成为便携式光纤光谱仪和微型光谱模块的理想选择。
产品特点
- 色散与聚焦一体化：同一光学元件同时完成光谱色散和光束聚焦两项功能，可省去独立的聚焦反射镜，显著简化光路结构。
- 紧凑化系统设计：单个凹面光栅替代多个光学元件，大幅缩小光谱仪的体积和重量，特别适合便携式和小型化设备。
- 可选的变间距设计：变间距刻槽设计可同时校正像散和彗差，实现平场聚焦特性，配合线阵探测器实现全光谱同时采集。
- 宽波段覆盖能力：可根据应用需求优化覆盖紫外、可见和近红外波段，满足不同光谱测量应用的需求。
- 低像差光学性能：通过精确的光学设计优化刻槽分布规律，将系统像差控制在极小范围内，保证光谱成像质量。
- 成熟的制造工艺：基于全息干涉记录与离子束刻蚀相结合的成熟制造工艺，保证凹面光栅的产品质量和一致性。
制造与质量保证
SSI Optics Concave Gratings 凹面衍射光栅 采用经过验证的成熟光学设计和精密制造工艺，从原材料筛选到成品出厂建立了一整套完整的质量保证体系。产品设计阶段运用先进的光学仿真工具进行性能预测和优化，确保理论设计与实际制造之间的偏差控制在允许范围内。制造过程中采用超精密加工设备和经过培训的技术人员，严格按照作业指导书进行每道工序的操作和检验。产品出厂前经过全面的光学性能测试和环境可靠性验证，包括表面质量检查、面形精度测量、光谱性能测试以及环境适应性试验在内的多项检测项目，确保交付给客户的产品符合技术规格要求。产品在长期使用过程中的性能稳定性和可靠性同样经过充分验证，可满足客户对产品质量的严格要求。
技术优势
凹面光栅的设计和制造涉及复杂的光学理论和精密的加工工艺。在设计阶段，需要根据目标光谱范围、探测器尺寸和分辨率要求，通过光线追迹和衍射光学理论计算确定基底曲率半径和刻槽间距的渐变规律。对于平场凹面光栅，变间距系数需要经过多轮迭代优化，在目标光谱范围内的各个波长上均实现良好的聚焦和像差校正。在制造阶段，全息记录光路需要引入额外的波前补偿元件来修正基底曲面带来的干涉条纹畸变。记录光源的波长和光路几何参数需要根据基底的曲率半径和光栅常数精确计算。离子束刻蚀过程中，由于基底曲面的曲率变化，离子束的入射角度在不同位置有所差异，需要采用特殊的运动控制策略保证刻槽剖面的均匀性。
型号与技术参数
| 型号 | 刻槽密度(线/mm) | 曲率半径(mm) | 适用波段(nm) | 像差校正 | 基底尺寸(mm) |
|---|---|---|---|---|---|
| CCG-600-100 | 600 | 100 | 200-800 | 球面 | 20×20 |
| CCG-1200-85 | 1200 | 85 | 200-700 | 球面 | 15×15 |
| CCG-1200-125 | 1200 | 125 | 350-900 | 平场变间距 | 25×25 |
| CCG-1800-100 | 1800 | 100 | 200-550 | 平场变间距 | 20×20 |
| CCG-2400-85 | 2400 | 85 | 200-450 | 球面 | 15×15 |
通用参数
| 参数项目 | 规格说明 |
|---|---|
| 光栅类型 | 凹面反射式全息光栅 |
| 刻槽类型 | 等间距 / 变间距 |
| 刻槽密度 | 300 – 3600 线/mm |
| 曲率半径 | 50 – 1000 mm |
| 基底形式 | 球面 / 非球面 |
| 镀膜 | 铝膜+保护 / 金膜 / 银膜 |
| 像差校正 | 球面像差 / 像散 / 彗差校正 |
| 工作温度 | -40°C 至 +80°C |
典型应用
- 微型光纤光谱仪：作为微型光谱仪的核心色散-聚焦元件，实现全光谱同时采集，无需机械扫描机构，显著缩小仪器体积。
- 便携式分析仪器：用于手持式光谱分析设备，一体化设计减少了光学元件数量，提高系统抗震性和可靠性。
- 航天遥感光谱仪：紧凑轻量化的结构优势使其成为航天遥感光谱仪的理想选择，减少发射载荷和系统复杂度。
- 在线过程光谱监测：用于工业在线光谱检测设备，无移动部件的设计提高了系统的可靠性和维护周期。
- OEM 光谱模块：作为OEM光谱模块的核心元件，帮助仪器制造商快速开发紧凑型光谱检测产品。
- 荧光检测系统：用于荧光光谱检测设备，一体化色散-聚焦设计保证了荧光信号的高效收集和光谱分辨率。
选购与定制服务
SSI Optics SSI Optics Concave Gratings 凹面衍射光栅 系列产品通过元锤在中国市场销售并提供技术支持。客户在选择产品时，需要明确以下关键参数：目标工作波段、光学性能指标（反射率、透过率、分辨率等）、环境使用条件（温度范围、湿度、振动等）以及机械接口要求（尺寸、安装方式等）。元锤的技术团队可以根据客户提供的应用场景和系统参数，推荐最合适的产品型号和配置方案。对于标准产品无法满足的特殊需求，SSI Optics 可提供从设计到制造的全流程定制服务，包括特殊尺寸、非常规镀膜曲线和异形光学元件的定制开发。
元锤还提供样品测试、批量交付和技术培训等增值服务，确保客户能够正确选型和使用产品。如需了解更多产品信息或获取技术建议，欢迎随时联系元锤专业团队。
使用与维护
SSI Optics Concave Gratings 凹面衍射光栅 产品在使用过程中需要注意以下几点，以确保长期稳定的光学性能和可靠的工作状态：首先，光学元件应避免直接接触手指或硬物，防止表面划伤和污染。操作时应佩戴洁净的手套或使用专业光学镊子，仅接触元件的非光学面。其次，产品储存环境应保持清洁干燥，建议温度控制在 15-30°C、相对湿度低于 60% 的稳定环境中。长期不使用时，应将产品放入配备干燥剂的原装包装或专用光学元件储存盒中。第三，如果光学表面出现污渍或指纹，应及时使用专业光学清洁工具进行清洁处理，不可使用普通纸巾或布料擦拭。最后，在将产品集成到光学系统时，应避免施加过大的机械应力和不均匀的热应力，防止因安装不当导致的光学性能劣化。按照以上使用和维护指南操作，可以有效延长产品的使用寿命并保持其优异的光学性能。
关于元锤
元锤是专业的进口精密光学仪器与元件供应商，致力于将全球领先的光学技术引入中国市场。作为 SSI Optics 在中国区的授权合作伙伴，元锤为客户提供从产品选型、技术咨询到采购交付的全流程服务。我们深入了解凹面衍射光栅技术在各行业中的应用需求，助力科研机构与工业企业实现更精确的测量与更高效的研发。通过与客户的紧密合作，元锤持续优化产品选型建议和技术支持方案，确保每一件产品都能在最合适的应用场景中发挥最大价值。
相关资料
- SSI Optics 凹面光栅产品目录 (PDF)
- 凹面光栅设计白皮书
- 平场凹面光栅选型指南
- SSI Optics 光栅质量认证文件