本发明专利技术公开了一种基于渐变滤光片的连续可调单色输出装置，包括由前向后顺序设置的次镜、主镜、可调狭缝、可旋转式滤光片盘和聚焦透镜；可旋转式滤光片盘由若干种不同波长的滤光片组合安装形成；入射光依次经过主镜和次镜汇聚，并经过可调狭缝控制光通量的大小，然后经过可旋转式滤光片盘进行分光，最后经由聚焦透镜实现单色光输出。本发明专利技术中的连续可调单色输出装置光路设计简单、容易调试、系统可靠性高，且具有很强的通用性。另外，由于组成可旋转式滤光片盘的各个滤光片的波长范围不同，因此通过更换不同波长范围的滤光片组合，能够有效实现可旋转式滤光片盘在宽谱段范围内的连续单色分光输出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于渐变滤光片的连续可调单色输出装置。
技术介绍
单色仪是一种对光子能量或波长进行高分辨分析和选择的光学器件，是光学和光电子领域从事研究的基础光谱分析和测量仪器。已发展了多种类型的单色仪，从原理上主要可分为透射和反射等类型，从应用模式上可分为光栅型和棱镜型等。光栅型单色仪由于使用较为简单方便，在一定的工作范围内，可通过正弦机械机构，实现对波长的线性扫描控制，因此被广泛应用于科学研究中。但是由于光栅单色仪通常采用正弦杆导轨机构，在实用操作上经常会由于操作失误而导致单色仪的机械损坏。虽然多数情况下可以通过重新定标来恢复工作状态，但这种波长重新定标的工作十分化时间，对仪器操作人员有很高的专业技术要求，经常因此而影响了研究正常开展。为克服这一困难，目前大多数仪器都采用了特殊的机械或电子保护装置，以减少发生机械故障的机会。实际应用中，光栅单色仪另一缺陷是单块光栅仅能覆盖有限的光谱波长范围，即仅覆盖闪耀波长附近较小的光谱范围区，以获得较高的信噪比。因此，在多数情况下，需更换一块至多块光栅才能满足实际光谱测量的需要。而每次更换光栅时，都需对系统进行重新定标，在应用上十分不便。另外，为克服光栅二级衍射光的影响，需根据不同的工作光谱区，采用滤色片将二级衍射光滤去，需要采用另一机械或电子装置来准确对滤色片的位置进行定位和控制，这也增加了光谱测量过程的复杂性。综上，现有技术中基于光栅型分光的单色仪和基于滤光片型分光的单色仪在实际应用中存在如下问题:(1)基于光栅型分光的单色仪光路设计复杂，调试困难，在宽波段范围内使用时需要多片光栅进行三维立体拼接，而导致配重不均匀，存在使电机控制稳定性变差等问题；(2)基于棱镜型分光的单色仪光路设计相对简单，调试容易，但是只能有很窄的光谱分光范围，不适合在宽波段范围应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种基于渐变滤光片的连续可调单色输出装置，其采用如下技术方案:基于渐变滤光片的连续可调单色输出装置，包括由前向后顺序设置的次镜、主镜、可调狭缝、可旋转式滤光片盘和聚焦透镜；其中，可旋转式滤光片盘由若干种不同波长的滤光片组合安装形成；入射光依次经过主镜和次镜汇聚，并经过可调狭缝控制光通量的大小，然后经过可旋转式滤光片盘进行分光，最后经由聚焦透镜实现单色光输出。进一步，次镜、主镜、可调狭缝、可旋转式滤光片盘和聚焦透镜共同安装在一块由基板加工形成的构件上。进一步，通过选择不同波长，可以为任意波段的三片滤光片进行组合实现可旋转式滤光片盘的不同波长范围分光输出。进一步，所述可旋转式滤光片盘配置有直流无刷电机，且可旋转式滤光片盘的中心转轴与直流无刷电机的转轴固定连接，通过直流无刷电机带动可旋转式滤光片盘旋转。进一步，所述直流无刷电机配置有电机驱动模块、位置反馈模块和主控电路；位置反馈模块用于检测直流无刷电机实时反馈的当前位置信号，并将所述当前位置信号传递至主控电路；主控电路用于将接收到的当前位置信号与目标设定位置信息进行比较，将比较输出的差值结果传输给控制电机驱动模块，并产生对应的控制信号，由电机驱动模块带动直流无刷电机和可旋转式滤光片盘转动至目标设定位置。进一步，在主控电路得到输出的差值结果后，将所述差值结果通过数字低通滤波以及PID处理运算后，利用DAC转换模块将数字量转化为模拟量，产生电压驱动信号，并传递给电机驱动模块。进一步，所述位置反馈模块包括依次连接的编码器、相移倍频电路和可编程计数电路；其中，编码器还与直流无刷电机连接；可编程计数电路还与主控电路连接。本专利技术具有如下优点:本专利技术述及的基于渐变滤光片的连续可调单色输出装置，包括由前向后顺序设置的次镜、主镜、可调狭缝、可旋转式滤光片盘和聚焦透镜；其中，可旋转式滤光片盘由若干种不同波长的滤光片组合安装形成；入射光依次经过主镜和次镜汇聚，并经过可调狭缝控制光通量的大小，然后经过可旋转式滤光片盘进行分光，最后经由聚焦透镜实现单色光输出。本专利技术中的连续可调单色输出装置光路设计简单、容易调试、系统可靠性高，且具有很强的通用性。另外，由于组成可旋转式滤光片盘的各个滤光片的波长范围不同，因此通过更换不同波长范围的滤光片组合，能够有效实现可旋转式滤光片盘在宽谱段范围内的连续单色分光输出。【附图说明】图1为本专利技术中基于渐变滤光片的连续可调单色输出装置的结构示意图；图2为图1中可旋转式滤光片盘的结构示意图；图3为图2中可旋转式滤光片盘旋转驱动系统的结构框图；图4为当前位置反馈信号与目标设定位置的差值结果处理流程图；其中，1-次镜，2-主镜，3-可调狭缝，4-可旋转式滤光片盘，5-聚焦透镜。【具体实施方式】下面结合附图以及【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细说明:结合图1所示，基于渐变滤光片的连续可调单色输出装置，包括由前向后顺序设置的次镜1、主镜2、可调狭缝3、可旋转式滤光片盘4和聚焦透镜5。其中，可旋转式滤光片盘4由若干种不同波长的滤光片组合安装形成。如图2示出了一种结构形式的可旋转式滤光片盘4。在该结构中，可旋转式滤光片盘4由三个滤光片组成，这三个滤光片分别为CVF1、CVF2和CVF3。滤光片CVFUCVF2和CVF3分别具有不同的波长范围，通过上述三个滤光片CVFl、CVF2和CVF3的组合，可以实现可旋转式滤光片盘4不同波长范围的分光输出。另外，通过更换其他波长范围的CVF1、CVF2和CVF3并进行组合，可以实现可旋转式滤光片盘4的不同波长范围内的分光输出。上述设计使得光路设计较为简单。入射光依次经过主镜2和次镜I汇聚，并经过可调狭缝3控制光通量的大小，然后经过可旋转式滤光片盘4进行分光，最后经由聚焦透镜5实现单色光输出。优选地，次镜1、主镜2、可调狭缝3、可旋转式滤光片盘4和聚焦透镜5共同安装在一块由基板加工形成的构件上。该基本可以采用铝板实现。通过上述设计当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于渐变滤光片的连续可调单色输出装置，其特征在于，包括由前向后顺序设置的次镜、主镜、可调狭缝、可旋转式滤光片盘和聚焦透镜；其中，可旋转式滤光片盘由若干种不同波长的滤光片组合安装形成；入射光依次经过主镜和次镜汇聚，并经过可调狭缝控制光通量的大小，然后经过可旋转式滤光片盘进行分光，最后经由聚焦透镜实现单色光输出。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘磊，胡德信，韩顺利，吕子敬，刘加庆，江升，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37
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