一种单色光产生装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单色光产生装置，至少包括入射狭缝、准直镜、光栅装置、成像镜和出射狭缝；由入射狭缝进入的光入射至准直镜，被反射成为平行光，入射到光栅装置，由成像镜接收光栅装置产生的衍射光，并将衍射光汇聚到出射狭缝，由出射狭缝射出；光栅装置包括围绕中心轴排布的至少两块光栅，光栅装置可以中心轴转动，以切换用于接收由准直镜产生的平行光的光栅。本发明专利技术单色光产生装置，光栅装置包括以中心轴对称分布的至少两块光栅，通过光栅装置以中心轴转动，实现光栅扫描以及切换不同光栅，可实现宽波段输出；对每块光栅优化设计可提高光谱分辨率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学仪器
，特别是涉及一种单色光产生装置。
技术介绍
参考图1所示，传统的光栅单色仪包括入射狭缝1、准直镜2、光栅3、成像镜4和出射狭缝5，具体结构如图所示。由入射狭缝1进入的光经准直镜2变换为平行光，入射到光栅3，经光栅3衍射，衍射光通过成像镜4汇聚，由出射狭缝5射出。然而对于这种结构的单色仪装置，宽波段和高分辨率是一对固有矛盾，宽波段和高分辨率不能同时实现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单色光产生装置，能够实现宽波段输出，也可提高光谱分辨率。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种单色光产生装置，至少包括入射狭缝、准直镜、光栅装置、成像镜和出射狭缝；由所述入射狭缝进入的光入射至所述准直镜，被反射成为平行光，入射到所述光栅装置，由所述成像镜接收所述光栅装置产生的衍射光，并将衍射光汇聚到所述出射狭缝，由所述出射狭缝射出；所述光栅装置包括围绕中心轴排布的至少两块光栅，所述光栅装置可以中心轴转动，以切换用于接收由所述准直镜产生的平行光的光栅。可选地，至少两块所述光栅沿圆周方向均匀分布。可选地，至少两块所述光栅的光栅常数依次以倍数增长。可选地，所述光栅装置包括三块所述光栅，三块所述光栅以正三角形排布。可选地，还包括第一反射镜和第二反射镜；所述第一反射镜用于将由所述入射狭缝进入的光反射至所述准直镜；所述第二反射镜用于将由所述成像镜形成的汇聚光反射至所述出射狭缝；所述第一反射镜、所述准直镜、所述光栅装置、所述成像镜和所述第二反射镜形成W型光路。可选地，所述入射狭缝和所述出射狭缝相对设置，并且两者具有预设偏移距离。可选地，还包括设置在所述出射狭缝光入射一侧的、用于滤掉二级光谱和杂散光的滤光装置；所述滤光装置为滤光片轮，所述滤光片轮设置有沿圆周方向均匀分布的、用于安装滤光片的孔，所述孔的数量与所述光栅的数量一致。可选地，所述光栅装置的中心轴偏离所述准直镜出射光的中轴光线与所述成像镜入射光的中轴光线的对称轴。可选地，还包括转台和蜗轮蜗杆；至少两块所述光栅安装在所述转台上，围绕转台中心排布，通过所述蜗轮蜗杆驱动所述转台转动。可选地，在所述转台的预设位置设置光耦挡片，在所述光栅装置箱体上设置光耦传感器，通过所述光耦传感器感应所述光耦挡片，以确定所述转台的旋转位置。由上述技术方案可知，本专利技术所提供的单色光产生装置，至少包括入射狭缝、准直镜、光栅装置、成像镜和出射狭缝。由入射狭缝进入的光入射至准直镜，被反射成为平行光，入射到所述光栅装置，由成像镜接收光栅装置产生的衍射光，并将衍射光汇聚到出射狭缝，由出射狭缝射出。本专利技术单色光产生装置，光栅装置包括围绕中心轴排布的至少两块光栅，通过光栅装置以中心轴转动，实现光栅扫描以及切换不同光栅，可实现宽波段输出；对每块光栅优化设计可提高光谱分辨率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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的附图。图1为传统光栅单色仪的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种单色光产生装置的示意图；图3为本专利技术又一实施例提供的一种单色光产生装置的示意图；图4为本专利技术实施例提供的一种滤光片轮的示意图；图5为本专利技术实施例单色光产生装置中光栅装置同轴设置和偏轴设置进行光扫描的对比示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，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。针对传统光栅单色仪不能兼顾宽波段输出与高分辨率的缺陷，本专利技术实施例提供一种单色光产生装置，请参考图2，至少包括入射狭缝10、准直镜11、光栅装置12、成像镜13和出射狭缝14；由所述入射狭缝10进入的光入射至所述准直镜11，被反射成为平行光，入射到所述光栅装置12，由所述成像镜13接收所述光栅装置12产生的衍射光，并将衍射光汇聚到所述出射狭缝14，由所述出射狭缝14射出；所述光栅装置12包括围绕中心轴排布的至少两块光栅120，所述光栅装置12可以中心轴转动，以切换用于接收由所述准直镜11产生的平行光的光栅。其中，准直镜11用于将由入射狭缝10进入的光转为平行光，并使平行光入射至光栅装置12。所述光栅装置12包括围绕中心轴排布的至少两块光栅120，平行光入射到光栅装置12的光栅，经光栅衍射面发生衍射。由成像镜13接收产生的衍射光，并将衍射光汇聚到所述出射狭缝14，由出射狭缝射出。本实施例单色光产生装置通过驱动光栅装置以中心轴转动，入射光对光栅扫描，随着平行光到达光栅衍射面的入射角改变，得到不同波长的出射光；通过光栅装置以中心轴转动，在扫描中可切换光栅，可实现宽波段光谱输出。因此本实施例单色光产生装置，光栅装置包括围绕中心轴排布的至少两块光栅，通过光栅装置以中心轴转动，实现光栅扫描以及切换不同光栅，可实现宽波段光谱输出；对每块光栅优化设计可提高光谱分辨率。下面结合具体实施方式对本实施例单色光产生装置作进一步说明。请参考图2，本实施例单色光产生装置中，光栅装置12包括围绕中心轴(图中O点对应为中心轴位置)排布的至少两块光栅120，光栅120采用平面闪耀光栅，平行光入射到光栅衍射面发生衍射。光栅装置12中光栅120的数量可根据使用需求灵活设置。优选的，至少两块所述光栅120沿圆周方向均匀分布，这样便于装置的机械设计和扫描中对光栅的驱动控制。优选的，设置所述至少两块光栅120的光栅常数依次以倍数增长，使各光栅输出光的波段范围成倍数关系。根据光栅扫描方程：其中，δ表示入射光与衍射光之间的夹角，φ表示光栅的转角，λ表示光波长，d表示光栅常数。通过设置各光栅的光栅常数依次以倍数增长，可以使各光栅对应输出相应波段的单色光时，所需的角度扫描范围是相同的，便于机械设计和电学控制，也使加工和装调得以简化。在一种具体实施方式中，可设置所述光栅装置12包括三块光栅120，三块光栅120以正三角形排布，如图2所示。通过驱动光栅装置12转动，实现对光栅的扫描以及切换光栅，实现连续光谱输出。其中，三块光栅120的光栅常数依次以倍数增长，例如三块光栅120的光栅常数分别设置为2400gr/mm、1200gr/mm、600gr/mm，分别对应输出280nm-560nm、560nm-1120nm、1120nm-2240nm波段范围的单色光，这样巧妙将280nm-2240nm的宽波段划分为成倍数关系的三个波段。通过优化设计每一光栅可提高光谱分辨率。本具体实施方式中对每一光栅进行优化设计，第一光栅在420nm波长处分辨率优于0.05nm，第二光栅在840nm波长处分辨率优于0.1nm，第三光栅在1680nm波长处分辨率优于0.2nm。本实施例单色光产生装置，可通过合理设置准直镜11与成像镜13的偏心角度，消除每块光栅所对应输出波段的中心波长的慧差，从而平衡边缘波长的慧差，使整个输出波段像质均匀。准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单色光产生装置，其特征在于，至少包括入射狭缝、准直镜、光栅装置、成像镜和出射狭缝；由所述入射狭缝进入的光入射至所述准直镜，被反射成为平行光，入射到所述光栅装置，由所述成像镜接收所述光栅装置产生的衍射光，并将衍射光汇聚到所述出射狭缝，由所述出射狭缝射出；所述光栅装置包括围绕中心轴排布的至少两块光栅，所述光栅装置可以中心轴转动，以切换用于接收由所述准直镜产生的平行光的光栅。

【技术特征摘要】
1.一种单色光产生装置，其特征在于，至少包括入射狭缝、准直镜、光栅装置、成像镜和出射狭缝；由所述入射狭缝进入的光入射至所述准直镜，被反射成为平行光，入射到所述光栅装置，由所述成像镜接收所述光栅装置产生的衍射光，并将衍射光汇聚到所述出射狭缝，由所述出射狭缝射出；所述光栅装置包括围绕中心轴排布的至少两块光栅，所述光栅装置可以中心轴转动，以切换用于接收由所述准直镜产生的平行光的光栅。2.根据权利要求1所述的单色光产生装置，其特征在于，至少两块所述光栅沿圆周方向均匀分布。3.根据权利要求2所述的单色光产生装置，其特征在于，至少两块所述光栅的光栅常数依次以倍数增长。4.根据权利要求3所述的单色光产生装置，其特征在于，所述光栅装置包括三块所述光栅，三块所述光栅以正三角形排布。5.根据权利要求1所述的单色光产生装置，其特征在于，还包括第一反射镜和第二反射镜；所述第一反射镜用于将由所述入射狭缝进入的光反射至所述准直镜；所述第二反射镜用于将由所述成像镜形成的汇聚光反射至所述出射狭缝；所述第一反射镜、所述准直镜、所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔继承，陈建军，杨晋，孙慈，李天骄，刘嘉楠，尹禄，张锐，沈春洋，刘建利，
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