三次衍射式光栅光谱仪制造技术

本发明专利技术提供一种三次衍射式光栅光谱仪，涉及光谱分光技术领域。具体地，包括接收传输部、一级分光鉴频部、二级分光鉴频部和采集部；所述一级分光鉴频部包括第一准直透镜、第一光栅和反射镜；所述二级分光鉴频部包括第二准直透镜和第二光栅；所述第一准直透镜位于所述第一光栅与所述接收传输部之间；所述第二准直透镜位于所述第二光栅与所述接收传输部之间；所述反射镜设置于所述第一准直透镜一侧，用于反射所述第一光栅衍射出的光线；所述采集部位于所述第一准直透镜、所述第二准直透镜之间，且位于二级分光系统的焦平面上，用于接收所述第二准直透镜聚焦的光线。相对于现有技术可以对大气回波信号进行高精度的光谱分离。

【技术实现步骤摘要】
三次衍射式光栅光谱仪
本专利技术涉及光谱分光
，具体而言，涉及一种三次衍射式光栅光谱仪。
技术介绍
大气温度是重要的气象及大气物理参量，它所描述的大气热平衡结构，在大气物理与化学、天气预报分析以及环境监测等研究中具有非常重要的作用。激光雷达具有高时空分辨率，适于实时观测的优点，是探测大气温度的有效手段。根据探测原理的不同，大气温度的激光雷达主要包含瑞利高光谱分辨率激光雷达和纯转动拉曼激光雷达。瑞利高光谱分辨率激光雷达需要GHz级高光谱鉴别器，并且对系统的光学稳定性提出了很高的要求。与瑞利高光谱分辨率激光雷达相比，纯转动拉曼激光雷达对光谱鉴别器以及系统光学稳定性的要求低很多，有利于大气温度的精确测量。其中，纯转动拉曼激光雷达的光谱分离器不仅需要提取所需的纯转动拉曼信号，并且需要实现对米-瑞利散射信号高达60-70dB的抑制率。目前在大气温度探测的纯转动拉曼激光雷达中，激光激励波长可选择从深紫外到近红外波段，但是目前的光谱鉴别器不能根据具体需要更换或调整对应器件，同时波长不够宽，激光光源的范围不够大，探测的稳定性不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种三次衍射式光栅光谱仪，以实现纯转动拉曼谱线的高精度探测以及对米散射和瑞利散射信号的高级次抑制。为实现上述目的，本专利技术实施例采用的技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种三次衍射式光栅光谱仪，包括接收传输部、一级分光鉴频部、二级分光鉴频部和采集部；所述一级分光鉴频部包括第一准直透镜、第一光栅和反射镜；所述二级分光鉴频部包括第二准直透镜和第二光栅；所述第一准直透镜位于所述第一光栅与所述接收传输部之间；所述第二准直透镜位于所述第二光栅与所述接收传输部之间；所述反射镜设置于所述第一准直透镜一侧，用于反射所述第一光栅衍射出的光线；所述采集部位于所述第一准直透镜、所述第二准直透镜之间，且位于二级分光系统的焦平面上，用于接收所述第二准直透镜聚焦的光线。进一步地，所述接收传输部、所述第一准直透镜、所述第一光栅、所述第二准直透镜、所述第二光栅和所述采集部均同轴设置。进一步地，所述接收传输部包括第一光阑和第二光阑；所述第一光阑与所述第二光阑均竖直且相对设置，并通过光纤连接。进一步地，所述第一光阑和所述第二光阑由多孔光阑构成，其个数和位置由所分离提取的光谱所决定。进一步地，还包括信号处理模块，所述信号处理模块与所述采集部通信连接；所述采集部，还用于将接收的光线转换为回波信号，并向所述信号处理模块发送所述回波信号；所述信号处理模块，用于接收所述采集部传输的所述回波信号，并分离所述回波信号得到各光谱信号。进一步地，所述接收传输部与所述第一光栅呈第一预设角度、与所述第二光栅呈第二预设角度；所述第一预设角度和所述第二预设角度均不为0度或180度。进一步地，所述第一光栅和所述第二光栅的光栅参数相同且相互平行放置。进一步地，所述第一光栅和所述第二光栅的光栅参数与所述接收传输部的尺寸相匹配。进一步地，所述光栅参数包括下述一项或多项：衍射级次、刻线数、闪耀波长、闪耀角和与水平方向的夹角。进一步地，所述第一准直透镜和所述第二准直透镜的透镜参数相同且相互平行放置。本专利技术的有益效果是：本专利技术实施例提供的三次衍射式光栅光谱仪的结构可以根据实际需求调整器件对应的位置或是更换器件，使其具有较宽的波长范围，激光光源的范围大等特点；又由于所选用的器件受温度、湿度和压强等因素的影响较小，因此抗外界干扰能力强，探测稳定性高，且具有较高的光谱分辨率，并且可以实现对米瑞利散射信号实现60-70dB的抑制率，从而提取高纯度的纯转动拉曼信号。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请一实施例提供的三次衍射式光栅光谱仪的结构示意图；图2为本申请一实施例提供的接收传输部的结构示意图1；图3为本申请一实施例提供的接收传输部的结构示意图2；图4为本申请一实施例提供的接收传输部的结构示意图3；图5为本申请一实施例中分离光谱的示意图。图标：100-三次衍射式光栅光谱仪；110-接收传输部；120-一级分光鉴频部；121-第一准直透镜；122-第一光栅；123-反射镜；130-二级分光鉴频部；131-第二准直透镜；132-第二光栅；140-采集部；150-第一光阑；151-五孔光阑的第一通孔；152-五孔光阑的第二通孔；153-五孔光阑的第三通孔；154-五孔光阑的第四通孔；155-五孔光阑的第五通孔；160-第二光阑；161-四孔光阑的第一通孔；162-四孔光阑的第二通孔；163-四孔光阑的第三通孔；164-四孔光阑的第四通孔；171-第一光纤；172-第二光纤；173-第三光纤；174-第四光纤；175-第五光纤。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请提供了一种用于大气探测的高光谱分光装置，对大气回波信号进行高精度的光谱分离的方法。图1为本申请一实施例提供的一种三次衍射式光栅光谱仪100，如图1所示，该装置包括：接收传输部110、一级分光鉴频部120、二级分光鉴频部130和采集部140。其中，一级分光鉴频部120包括：第一准直透镜121、第一光栅122和反射镜123。二级分光鉴频部130包括：第二准直透镜131和第二光栅132。在本专利技术的实施例中，光线在一级分光鉴频部120经两次衍射、二级分光鉴频部130经一次衍射。其中，第一准直透镜121位于第一光栅122与接收传输部110之间；第二准直透镜131位于第二光栅132与接收传输部110之间。其中，反射镜123设置于第一准直透镜121一侧，用于反射第一光栅122衍射出的光线；采集部140位于第一准直透镜121和第二准直透镜131之间，且位于二级分光系统的焦平面上，用于接收第二准直透镜131聚焦的光线。本实施例提供一种三次衍射式光栅光谱仪100，这种结构可以根据实际用户的需求更换各部件或者调整各部件相对应的位置，使其可以适用于各个波段，因此，其具有较宽的波长范围，激光光源的范围大，又因为选用的光学器件受温度、适度、压力等因素的影响较小，因此其抗外界干扰能力强，探测的稳定性高，且具有较高的光谱分辨率。可选地，接收传输部110、第一准直透镜121、第一光栅122、第二准直透镜131、第二光栅132和采集部140均同轴设置。可选地，在本申请的实施例中，反射镜123为镀有紫外加强型铝膜的平面反射镜，其反射率大于90％。进一步地，接收传输部110包括第一光阑150和第二光阑160。其中，第一光阑150与第二光阑160均竖直且相对设置，并通过光纤连接。进一步地，第一光阑150和第二光阑160由多孔光阑构成，其个数和位置可以由所分离提取的光谱所决定。图2-图4为本申请一实施例提供的接收传输部110的结构示意图，如图2-图4所示：可选地，在本专利技术的一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三次衍射式光栅光谱仪，其特征在于，包括接收传输部、一级分光鉴频部、二级分光鉴频部和采集部；所述一级分光鉴频部包括第一准直透镜、第一光栅和反射镜；所述二级分光鉴频部包括第二准直透镜和第二光栅；所述第一准直透镜位于所述第一光栅与所述接收传输部之间；所述第二准直透镜位于所述第二光栅与所述接收传输部之间；所述反射镜设置于所述第一准直透镜一侧，用于反射所述第一光栅衍射出的光线；所述采集部位于所述第一准直透镜、所述第二准直透镜之间，且位于二级分光系统的焦平面上，用于接收所述第二准直透镜聚焦的光线。

【技术特征摘要】
1.一种三次衍射式光栅光谱仪，其特征在于，包括接收传输部、一级分光鉴频部、二级分光鉴频部和采集部；所述一级分光鉴频部包括第一准直透镜、第一光栅和反射镜；所述二级分光鉴频部包括第二准直透镜和第二光栅；所述第一准直透镜位于所述第一光栅与所述接收传输部之间；所述第二准直透镜位于所述第二光栅与所述接收传输部之间；所述反射镜设置于所述第一准直透镜一侧，用于反射所述第一光栅衍射出的光线；所述采集部位于所述第一准直透镜、所述第二准直透镜之间，且位于二级分光系统的焦平面上，用于接收所述第二准直透镜聚焦的光线。2.如权利要求1所述的三次衍射式光栅光谱仪，其特征在于，所述接收传输部、所述第一准直透镜、所述第一光栅、所述第二准直透镜、所述第二光栅和所述采集部均同轴设置。3.如权利要求1所述的三次衍射式光栅光谱仪，其特征在于，所述接收传输部包括第一光阑和第二光阑；所述第一光阑与所述第二光阑均竖直且相对设置，并通过光纤连接。4.如权利要求3所述的三次衍射式光栅光谱仪，其特征在于，所述第一光阑和所述第二光阑由多孔光阑构成，其个数和位置由所分离提取的光谱所决定。5.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞，黄波，华灯鑫，汪丽，石冬晨，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61