一种多凹面光栅共轴装配系统及方法技术方案

本发明专利技术提供的多凹面光栅共轴装配系统及方法，采用两两匹配原则，利用标准模板保证待装配凹面光栅之间横向距离不变，通过半反半透镜组实现各级次光轴互逆，根据干涉仪检测波像差原理，将待装配凹面光栅调整到共轴，提高了装调精度。

【技术实现步骤摘要】
一种多凹面光栅共轴装配系统及方法
本专利技术涉及光栅装配领域，特别涉及一种多凹面光栅共轴装配系统及方法。
技术介绍
凹面光栅兼有色散和聚焦功能，在减小光谱仪重量、体积和能量损失等方面有着巨大优势。相比平面光栅，凹面光栅在三个坐标轴方向的平移和旋转都会影响光谱仪器的成像质量，而为减小系统体积、重量级杂散光而采用的同轴驱动多光栅结构，则对凹面光栅及光栅之间的匹配装调提出了更高要求。目前光栅光谱仪中平面光栅最常用，平面光栅一般工作在平行光路中，光栅角度及位置的偏差对成像质量的影响相对较小，无论是单块还是多块级联，对装调的要求都不太高，一般利用发散角小的激光束和平行光直接在光谱仪中调节。凸面光栅工作于汇聚光路中，一般先采用干涉法装调反射镜，在采用谱图直读法装调光栅，其精度由接收光谱图的探测器分辨率决定，而凹面光栅工作在发散光路中，单凹面光栅一般借鉴凸面光栅的谱图直读法，结合计算机实时检测辅助装调，而多块级联凹面光栅还需考虑各光栅之间的匹配一致性，这是光谱仪整体装调的前提，单光栅的装调方法并不适用于多光谱的级联匹配，多平面光栅对装调精度要求低，直接利用发散角小的激光束和平行光即可满足装调要求，而多凹面光栅还涉及各光栅之间的匹配一致性，其装调精度要求较高，相对复杂，目前还未有相关报道。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种多凹面光栅共轴装配系统及方法，具有较高装调精度。第一方面，本专利技术提供一种多凹面光栅共轴装配系统，所述系统包括：干涉仪，用于发出准直平面波，以及观测多凹面光栅返回的波像差；平面折转镜，与所述干涉仪相对，用于将所述干涉仪发出的准直平面波折转；调整机构，包括多个子调整组件，用于调节控制待装配凹面光栅的状态；标准平面镜，用于对折转后的平行光束进行过渡平移；半反半透镜组，由两个互相垂直的半反半透镜组成，所述平行光束经过所述半反半透镜分光形成第一路光束和第二路光束，第一路光束汇聚成回路与所述干涉仪的标准镜后面返回光束形成干涉；标准模板，具有两条平行刻线，所述第二路光束汇聚在所述标准模板处，用于根据所述第二路光束的汇聚情况辅助确定凹面光栅之间间距以及相对位置；硫酸纸屏，设置在两个半反半透镜之间，用于展示光束汇聚情况；经纬仪，设置在所述标准模板后侧，用于过渡平行光束且观测待装配凹面光栅各级光谱汇聚情况。可选地，所述子调整组件包括用于安装待装配凹面光栅的光栅座以及与所述光栅座连接的摆杆及丝杠，所述光栅座在所述丝杠及摆杆的带动下进行角度调整。可选地，所述光栅座中设有用于调整待装配凹面光栅位置的顶丝或垫片。第二方面，本专利技术提供一种多凹面光栅共轴装配方法，应用于上述的多凹面光栅共轴装配系统，所述方法包括：利用标准平面镜和经纬仪将干涉仪发出的准直平面波进行平移，使得平移后的准直平面波与标准模板的表面垂直，并利用经纬仪监测调节所述标准模板使得所述标准模板上平行刻线均垂直于水平面；调节平面折转镜和调整机构驱动多个待装配凹面光栅产生旋转，使得所述多个待装配凹面光栅将准直平面波的平行光束汇聚于所述标准模板的平行刻线上，调节半反半透镜组和硫酸纸屏使得部分所述平行光束汇聚在硫酸纸屏上；保持所述平行光束汇聚于所述标准模板的平行刻线上，调节光栅座使得待装配凹面光栅进行旋转和/或平移微动，直到所述多个待装配凹面光栅在所述硫酸纸屏上的汇聚点重合；利用丝杠驱动摆杆带动所述待装配凹面光栅进行旋转和/或平移直到不同级次的光栅衍射在所述硫酸纸屏上的汇聚点都重合；移除所述硫酸纸屏，利用所述丝杠驱动摆杆带动所述多个待装配凹面光栅使得在硫酸纸屏处的各级汇聚点依次形成互逆，直到在所述干涉仪的屏幕上形成干涉图的波像差最小。可选地，所述多个待装配凹面光栅至少包括第一凹面光栅和第二凹面光栅。可选地，所述干涉仪采用Zygo干涉仪，所述经纬仪采用莱卡经纬仪。可选地，所述待装调凹面光栅的入射出射臂要求一致，刻线密度相同或者成整数倍递进。从以上技术方案可以看出，本专利技术实施例具有以下优点：本专利技术提供的多凹面光栅共轴装配系统及方法，采用两两匹配原则，利用标准模板保证待装配凹面光栅之间横向距离不变，通过半反半透镜组实现各级次光轴互逆，根据干涉仪检测波像差原理，将待装配凹面光栅调整到共轴，提高了装调精度。附图说明图1是本专利技术提供的多凹面光栅共轴装配系统一种实施例的结构示意图；图2是本专利技术提供的多凹面光栅共轴装配方法一种实施例的流程图。附图标记：干涉仪1，平面折转镜2，标准平面镜3，待装配凹面光栅4，调整机构5，半反半透镜组6，硫酸纸屏7，标准模板8，经纬仪9。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。结合图1所示，本专利技术提供一种多凹面光栅共轴装配系统，所述系统包括：干涉仪1，用于发出准直平面波，以及观测多凹面光栅返回的波像差；平面折转镜2，与所述干涉仪相对，用于将所述干涉仪发出的准直平面波折转，便于观测；调整机构5，包括多个子调整组件，用于调节控制待装配凹面光栅的状态；标准平面镜3，用于对折转后的平行光束进行过渡平移；半反半透镜组6，由两个互相垂直的半反半透镜组成，所述平行光束经过所述半反半透镜分光形成第一路光束和第二路光束，第一路光束汇聚成回路与所述干涉仪的标准镜后面返回光束形成干涉；标准模板8，具有两条平行刻线，所述第二路光束汇聚在所述标准模板，用于根据所述第二路光束的汇聚情况辅助确定凹面光栅之间间距以及相对位置；硫酸纸屏7，设置在两个半反半透镜之间，用于展示光束汇聚情况；经纬仪9，设置在所述标准模板后侧，用于过渡平行光束且观测待装配凹面光栅各级光谱汇聚情况。所述子调整组件包括用于安装待装配凹面光栅的光栅座以及与所述光栅座连接的摆杆及丝杠，所述光栅座在所述丝杠及摆杆的带动下进行角度调整，丝杠可以采用滚珠丝杠，滚珠丝杠通常由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成，丝杠可以将回转运动转化为直线运动，使得光栅座可以在丝杠的位移带动下进行角度调整。所述光栅座中设有用于调整待装配凹面光栅位置的顶丝或垫片，可以灵活选择，对此不作限定。本专利技术提供的多凹面光栅共轴装配方案，采用两两匹配原则，利用标准模板保证待装配凹面光栅之间横向距离不变，通过半反半透镜组实现各级次光轴互逆，根据干涉仪波检测像差原理，将待装配凹面光栅调整到共轴，提高了装调精度。第二方面，本专利技术提供一种多凹面光栅共轴装配方法，应用于上述的多凹面光栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多凹面光栅共轴装配系统，其特征在于，所述系统包括：干涉仪，用于发出准直平面波，以及观测多凹面光栅返回的波像差；平面折转镜，与所述干涉仪相对，用于将所述干涉仪发出的准直平面波折转；调整机构，包括多个子调整组件，用于调节控制待装配凹面光栅的状态；标准平面镜，用于对折转后的平行光束进行过渡平移；半反半透镜组，由两个互相垂直的半反半透镜组成，所述平行光束经过所述半反半透镜分光形成第一路光束和第二路光束，第一路光束汇聚成回路与所述干涉仪的标准镜后面返回光束形成干涉；标准模板，具有两条平行刻线，所述第二路光束汇聚在所述标准模板处，用于根据所述第二路光束的汇聚情况辅助确定凹面光栅之间间距以及相对位置；硫酸纸屏，设置在两个半反半透镜之间，用于展示光束汇聚情况；经纬仪，设置在所述标准模板后侧，用于过渡平行光束且观测待装配凹面光栅各级光谱汇聚情况。

【技术特征摘要】
1.一种多凹面光栅共轴装配系统，其特征在于，所述系统包括：干涉仪，用于发出准直平面波，以及观测多凹面光栅返回的波像差；平面折转镜，与所述干涉仪相对，用于将所述干涉仪发出的准直平面波折转；调整机构，包括多个子调整组件，用于调节控制待装配凹面光栅的状态；标准平面镜，用于对折转后的平行光束进行过渡平移；半反半透镜组，由两个互相垂直的半反半透镜组成，所述平行光束经过所述半反半透镜分光形成第一路光束和第二路光束，第一路光束汇聚成回路与所述干涉仪的标准镜后面返回光束形成干涉；标准模板，具有两条平行刻线，所述第二路光束汇聚在所述标准模板处，用于根据所述第二路光束的汇聚情况辅助确定凹面光栅之间间距以及相对位置；硫酸纸屏，设置在两个半反半透镜之间，用于展示光束汇聚情况；经纬仪，设置在所述标准模板后侧，用于过渡平行光束且观测待装配凹面光栅各级光谱汇聚情况。2.根据权利要求1所述的多凹面光栅共轴装配系统，其特征在于，所述子调整组件包括用于安装待装配凹面光栅的光栅座以及与所述光栅座连接的摆杆及丝杠，所述光栅座在所述丝杠及摆杆的带动下进行角度调整。3.根据权利要求2所述的多凹面光栅共轴装配系统，其特征在于，所述光栅座中设有用于调整待装配凹面光栅位置的顶丝或垫片。4.一种多凹面光栅共轴装配方法，其特征在于，应用于权利要求1至3中任一项所述的多凹面光栅共轴装配系统，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小虎，王淑荣，黄煜，张子辉，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22