多狭缝光栅谱仪制造技术

本发明专利技术公开了一种多狭缝光栅谱仪，包括成像镜、光栅、N个狭缝、N个准直镜和N‑1个光纤面板，各个光纤面板的法线相互平行，其中，N为大于等于2的正整数；待测量的各个激光信号从各自对应的狭缝入射，经与该狭缝对应的准直镜准直后射向光栅，在该光栅上发生衍射后经成像镜聚焦为N束信号光，其中一束信号光能够直接成像在条纹相机上，其余各束信号光经对应的光纤面板后成像在条纹相机上。采用本发明专利技术提供的多狭缝光栅谱仪，结构新颖，易于实现，能够在完成测谱功能的同时，将多个波段相同的激光信号沿光谱散开方向分离，只需配合一台条纹相机，即可实现同时测多个时间分辨光谱的功能。

Multi slit grating spectrometer

The invention discloses a multi-slit grating spectrometer, which comprises an imaging mirror, a grating, N slits, N collimators and N_1 fiber optic panel. The normal lines of each fiber optic panel are parallel to each other, in which N is a positive integer greater than or equal to 2; each laser signal to be measured is incident from its corresponding slit and then corresponds to the slit. The collimating mirror collimates the back-projection grating and diffracts on the grating, then focuses on the N-beam signal light through the imaging mirror. One of the signal light can be directly imaged on the fringe camera, and the rest of the signal light can be imaged on the fringe camera after passing through the corresponding optical fiber panel. The multi-slit grating spectrometer provided by the invention has novel structure and is easy to realize. It can separate the same laser signal of multiple bands along the direction of spectral dispersion while completing the spectrum measurement function. The function of measuring multiple time-resolved spectra can be realized by only matching a stripe camera.

【技术实现步骤摘要】
多狭缝光栅谱仪
本专利技术属于光谱测量
，具体涉及一种多狭缝光栅谱仪。
技术介绍
时间分辨光谱测量是指测量目标光谱随时间的演化情况，需要配合使用光谱仪、光学条纹相机。此时，条纹相机的阴极与光谱仪的像面重合，且方向平行于光谱散开的方向，最终得到的记录图像即为时间分辨光谱，一维表示光谱、另一维表示时间。但是，现在由于光谱仪的设计问题，一套“光谱仪+条纹相机”无法同时测量多个目标的时间分辨光谱，导致无法直接应用于某些场景，或者只能采用多套“光谱仪+条纹相机”的设计。解决以上问题成为当务之急。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种多狭缝光栅谱仪，能够配合一个条纹相机实现多个激光信号时间分辨光谱的同时测量。为实现上述目的，本专利技术技术方案如下：一种多狭缝光栅谱仪，其要点在于：包括成像镜、光栅、N个狭缝、N个准直镜和N-1个光纤面板，各个光纤面板的法线相互平行，其中，N为大于等于2的正整数；待测量的各个激光信号从各自对应的狭缝入射，经与该狭缝对应的准直镜准直后射向光栅，在该光栅上发生衍射后经成像镜聚焦为N束信号光，其中一束信号光能够直接成像在条纹相机上，其余各束信号光经对应的光纤面板后成像在条纹相机上。采用以上结构，使各个信号光谱在像面上沿光谱散开方向一分为N，像面包含了N个波段范围相同的信号光谱，每个信号光谱在像面上沿光谱散开方向波长单调增加或减小，并且，波长在相邻信号光谱分界处发生跳跃；从而本专利技术能够在完成测谱功能的同时，将多个波段相同的激光信号沿光谱散开方向分离，只需配合一台条纹相机，即可实现同时测多个时间分辨光谱的功能。作为优选：所述N为2，易于光路的设计，能够更容易地保证两个信号光谱不会在像面处发生交叠，且光谱像的倾斜角度一致。作为优选：所述成像镜为离轴球面镜。采用以上结构，结构简单、可靠，成本相对低廉，能够将平面光栅衍射的信号光谱聚焦成像，并保证各个信号光谱不会在像面处发生交叠，且光谱像的倾斜角度一致。作为优选：所述准直镜为准直超环面镜。采用以上结构，能够将从狭缝入射的激光信号准直后反射到平面光栅上。作为优选：所述光栅为平面光栅。采用以上结构，能够将激光信号衍射到离轴球面镜上。作为优选：各个狭缝到对应准直镜的距离彼此不同，各个准直镜的面型参数及倾角也相互不同，从而保证了所述成像镜成像的各束信号光的光谱像面倾角相同，便于图像采集与处理。作为优选：所述成像镜到各束信号光的光谱像面距离各不相同，以利于控制各束信号光的光谱成像质量。作为优选：各个光纤面板的厚度各不相同，以补偿各信号成像距离的差异，从而使各束信号光在同一平面内成像，便于图像采集与处理。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：采用本专利技术提供的多狭缝光栅谱仪，结构新颖，易于实现，能够在完成测谱功能的同时，将多个波段相同的激光信号沿光谱散开方向分离，只需配合一台条纹相机，即可实现同时测多个时间分辨光谱的功能。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式以下结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。一种多狭缝光栅谱仪，包括成像镜1、光栅2、N个狭缝3、N个准直镜4和N-1个光纤面板5，各个光纤面板5的法线相互平行。其中，所述成像镜1采用离轴球面镜；所述准直镜4采用准直超环面镜；所述光栅2采用平面光栅；所述光纤面板5为1:1光纤面板，用于补偿成像距离，保证各个信号光谱能够成像在同一平面。并且，N为大于等于2的正整数，需要指出的是，N优选为2，这样易于光路的设计，能够更容易地保证两个信号光谱不会在像面处发生交叠，且光谱像的倾斜角度一致，以下2个激光信号为例：待测量的2个激光信号从各自对应的狭缝3入射，经与该狭缝3对应的准直镜4准直后射向同一个光栅2，在该光栅2上发生衍射后经同一个成像镜1聚焦为2束信号光，其中一束信号光能够直接成像在条纹相机6的阴极上，另一束信号光经光纤面板5补偿成像距离后成像在条纹相机6的阴极上。具体地说，光栅2的光栅常数为300lines/mm。其中一个激光信号从对应的狭缝3入射，经438.78mm在对应准直镜4上准直，然后经430mm射向光栅2，再经484.29mm在成像镜1聚焦为一束信号光，该束信号光经555.11mm在条纹相机6的阴极上成像，需要指出的是，准直镜4的入射角度为8°，光栅2的入射角度为13°，成像镜1的入射角度为22.95°。另一个激光信号从对应的狭缝3入射，经388.83mm在对应准直镜4上准直，然后经430mm射向光栅2，再经487.64mm在成像镜1聚焦为一束信号光，该束信号光经601.72mm在条纹相机6的阴极上成像，需要指出的是，准直镜4的入射角度为6°，光栅2的入射角度为5°，成像镜1的入射角度为14.6°。通过以上设计，能够配合条纹相机6实现两路信号时间分辨光谱的同时测量，简单可靠，易于调试，测量效率高。进一步地，通过本多狭缝光栅谱仪，能够将N束相同的信号光在像面上沿光谱散开方向分离，包含了N个波段范围相同的信号光谱，从而只需一个条纹相机6配合，即能够实现同时测N个时间分辨光谱的功能。并且，波长在相邻信号光谱的分界处发生跳跃，例如各个信号光谱的波长在400nm～700nm范围内单调增加，则在各个相邻信号光谱的分界处波长则从700nm跳跃到400nm，又如果各个信号光谱的波长在700nm～400nm范围内单调减小，则在各个相邻信号光谱的分界处波长则从400nm跳跃到700nm。最后需要说明的是，上述描述仅仅为本专利技术的优选实施例，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不违背本专利技术宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多狭缝光栅谱仪，其特征在于：包括成像镜(1)、光栅(2)、N个狭缝(3)、N个准直镜(4)和N‑1个光纤面板(5)，各个光纤面板(5)的法线相互平行，其中，N为大于等于2的正整数；待测量的各个激光信号从各自对应的狭缝(3)入射，经与该狭缝(3)对应的准直镜(4)准直后射向光栅(2)，在该光栅(2)上发生衍射后经成像镜(1)聚焦为N束信号光，其中一束信号光能够直接成像在条纹相机(6)上，其余各束信号光经对应的光纤面板(5)后成像在条纹相机(6)上。

【技术特征摘要】
1.一种多狭缝光栅谱仪，其特征在于：包括成像镜(1)、光栅(2)、N个狭缝(3)、N个准直镜(4)和N-1个光纤面板(5)，各个光纤面板(5)的法线相互平行，其中，N为大于等于2的正整数；待测量的各个激光信号从各自对应的狭缝(3)入射，经与该狭缝(3)对应的准直镜(4)准直后射向光栅(2)，在该光栅(2)上发生衍射后经成像镜(1)聚焦为N束信号光，其中一束信号光能够直接成像在条纹相机(6)上，其余各束信号光经对应的光纤面板(5)后成像在条纹相机(6)上。2.根据权利要求1所述的多狭缝光栅谱仪，其特征在于：所述N为2。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：查为懿，徐涛，魏惠月，理玉龙，刘祥明，王峰，彭晓世，关赞洋，刘永刚，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川,51