产品概述
SSI Optics Flat Field Concave Gratings（平场凹面衍射光栅）是凹面光栅中的特殊类型，其独特的变间距刻槽设计和优化的基板面形可在特定的焦平面上生成平坦的光谱像面。与普通凹面光栅不同，平场凹面光栅通过精确控制刻槽间距沿基底表面的渐变规律，同时校正色散、聚焦和像散，使不同波长的衍射光在同一个平坦的焦平面上清晰成像。这一特性使得平场凹面光栅可以直接配合平面阵列探测器（如CCD或CMOS线阵）使用，实现全光谱的高速并行采集。
平场凹面光栅的设计需要综合考虑几何光学和衍射光学的联合效应。刻槽间距沿凹面基底的径向呈非线性变化，这一变化规律需要通过光线追迹算法进行精确计算，确保在全光谱范围内各波长均能在目标平面位置获得最小的聚焦光斑和最佳的像质。SSI Optics 使用自主研发的光学设计软件进行平场凹面光栅的优化设计，可以在宽广的光谱范围内实现优良的平场特性，同时有效校正像散和彗差等轴外像差。
平场凹面光栅的制造基于全息干涉记录技术，通过精心设计记录光路中的波前补偿元件来生成所需的变间距干涉图案。其制造工艺对光路的稳定性和记录参数的精确性要求远高于普通平面光栅。SSI Optics 凭借在全息光栅制造领域数十年的经验积累，可稳定生产高质量的平场凹面光栅产品，广泛应用于各类平场光谱仪和OEM光谱模块中。
产品特点
- 平坦光谱像面：经过优化的变间距设计在目标焦平面上形成平坦的光谱像面，可直接配合平面阵列探测器使用，实现全光谱并行采集。
- 高度集成的光学设计：单个平场凹面光栅同时承担色散、聚焦和像差校正三项功能，大幅简化光谱仪的光学结构和系统装配。
- 宽光谱范围内的良好像质：优化的设计可在宽广的光谱范围内保持优良的聚焦质量和像差校正，保证各波长的光谱分辨率一致性。
- 消除轴外像差：变间距设计可有效校正像散和彗差等轴外像差，消除光谱像面在不同波长处的像质退化现象。
- 紧凑化系统方案：平场光谱仪设计无需扫描机构和后置聚焦光学，是实现微型化和便携式光谱仪的核心技术方案。
- 全光谱高速采集：配合阵列探测器实现毫秒级全光谱数据采集，适用于动态光谱监测和高速在线检测应用。
制造与质量保证
SSI Optics Flat Field Concave Gratings 平场凹面衍射光栅 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
平场凹面光栅的设计制造代表了衍射光学元件加工领域的顶尖水平。在设计阶段，需要利用光线追迹算法对数百条光线在凹面光栅表面的衍射路径进行精确计算，迭代优化刻槽间距的分布函数。优化目标包括各个波长在焦平面上的聚焦光斑的均方根半径最小化、像散的校正以及光谱像面曲率的矫正。在制造阶段，全息记录光路的设计至关重要——需要使用特殊设计的波前补偿透镜来产生符合设计要求的非球面波前，以在凹面基底上记录变间距干涉图案。记录光源的波长稳定性直接影响刻槽间距的精度，温度变化0.1°C即可导致波长漂移影响干涉条纹质量。显影和离子束刻蚀工艺参数也需要针对凹面基底进行特殊优化，以确保刻槽剖面的均匀性和完整性。
型号与技术参数
| 型号 | 刻槽密度(线/mm) | 曲率半径(mm) | 平场范围(nm) | 光谱长度(mm) | 分辨率(nm) |
|---|---|---|---|---|---|
| FFG-1200-125 | 1200 | 125 | 350-900 | 12.8 | ≤1.5 |
| FFG-1800-100 | 1800 | 100 | 200-550 | 10.5 | ≤0.8 |
| FFG-2400-85 | 2400 | 85 | 200-450 | 8.2 | ≤0.5 |
| FFG-600-150 | 600 | 150 | 400-1100 | 15.0 | ≤3.0 |
| FFG-CUSTOM | 定制 | 定制 | 定制 | 定制 | 定制 |
通用参数
| 参数项目 | 规格说明 |
|---|---|
| 光栅类型 | 凹面变间距全息光栅（平场型） |
| 制造工艺 | 全息干涉 + 离子束刻蚀 |
| 刻槽密度 | 600 – 2400 线/mm |
| 曲率半径 | 80 – 150 mm |
| 平场光谱范围 | 200-1100 nm（依配置而定） |
| 镀膜 | 铝膜+保护 / 金膜 / 银膜 |
| 配合探测器 | CCD / CMOS 线阵探测器标准 |
| 工作温度 | 0°C 至 +50°C |
典型应用
- 便携式光纤光谱仪：平场凹面光栅是便携式光纤光谱仪的核心方案，一体化设计大幅缩小了光谱仪的体积和重量。
- OEM 微型光谱模块：作为OEM光谱模块的标准化色散-聚焦组件，帮助设备制造商快速构建紧凑型光谱检测系统。
- 拉曼光谱检测：平场设计可配合高灵敏度CCD探测器实现宽光谱范围的拉曼信号高速采集，提高检测通量。
- 在线过程监测：用于工业生产过程中的在线光谱监测系统，全光谱并行采集实现对反应的实时动态跟踪。
- 水质光谱分析：用于便携式水质分析设备，实现多参数水质指标（COD、硝酸盐、亚硝酸盐等）的快速光谱检测。
- 食品品质检测：用于近红外光谱食品品质分析仪，快速检测食品中的水分、蛋白质和脂肪含量。
选购与定制服务
SSI Optics SSI Optics Flat Field Concave Gratings 平场凹面衍射光栅 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 Flat Field Concave Gratings 平场凹面衍射光栅 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。我们深入了解平场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 平场凹面光栅产品手册 (PDF)
- 平场凹面光栅设计白皮书
- 平场光谱仪光学设计指南
- SSI Optics 光谱产品方案集