一种双光栅共CCD光谱仪制造技术

本发明专利技术公开了一种双光栅共CCD光谱仪。所述双光栅共CCD光谱仪包括：双狭缝、光阑、准直镜、光栅、平面折转镜、聚焦镜和CCD探测器；所述双狭缝用来放置双谱段的光纤，且所述双狭缝置于所述准直镜的焦平面上；所述光阑，用来对所述双谱段的光纤发出的光束的口径进行限制；所述准直镜，将所述双狭缝上的光纤发出的光束准直为平行光；所述光栅，对所述准直镜准直后的平行光进行分色；所述平面折转镜，用于反射分色后的光束；所述聚焦镜，对反射后的光束进行聚焦；所述CCD探测器，对聚焦后的光束进行成像。本发明专利技术提供的双光栅共CCD光谱仪能避免了机械运动部件的使用，增加了仪器的稳定性，缩小了仪器体积。

【技术实现步骤摘要】
一种双光栅共CCD光谱仪
本专利技术涉及光谱探测仪器
，特别涉及一种双光栅共CCD光谱仪。
技术介绍
在传统的光谱探测领域，为了获得两个不同谱段的超精细光谱，通常需要两台光谱仪分别对这两个波段进行探测。或者采用切换光栅的方式，使用不同光栅、先后对某个谱段进行探测。这两种探测方式均存在一定的缺陷。首先，采用不同光谱仪分别探测，会增加光谱仪器的使用成本，不利于探测仪器的普及和发展。并且不同光谱仪探测所得的图像不在同一像面上，难以进行直观对比。切换光栅进行分波段探测的方式，必须在光谱仪器中增加机械运动部件，这会增加光谱仪的体积和质量，同时降低了仪器的稳定性，不利于仪器的长期使用。并且采用切换光栅进行分波段探测的光谱仪无法对目标同时进行双波段探测成像，从而限制了该方法的使用和发展。为了更好的对目标进行光谱分析，需要探测目标不同谱段的超精细光谱，但传统光谱仪器难以实现这种要求，从而限制了光谱分析技术的发展。因此，迫切需要一种能同时探测不同波段超精细光谱的仪器，以促进光谱探测技术的发展。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术存在的缺陷，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术实施例提供了一种双光栅共CCD光谱仪。所述双光栅共CCD光谱仪包括：双狭缝、光阑、准直镜、光栅、平面折转镜、聚焦镜和CCD探测器；所述双狭缝用来放置双谱段的光纤，且所述双狭缝置于所述准直镜的焦平面上；所述光阑，用来对所述双谱段的光纤发出的光束的口径进行限制，避免光谱混叠现象；所述准直镜，将所述双狭缝上的光纤发出的光束准直为平行光；所述光栅，包括第一光栅和第二光栅，所述第一光栅和第二光栅分别对所述准直镜准直后的平行光进行分色；所述平面折转镜，用于反射通过所述第一光栅和第二光栅分色后的光束；所述聚焦镜，对经过所述平面折转镜反射后的光束进行聚焦；所述CCD探测器，对经所述聚焦镜聚焦后的光束进行成像。在一些实施例中，所述聚焦镜为超环面聚焦镜。在一些实施例中，所述光阑为蓝宝石光阑。在一些实施例中，所述双狭缝在宽度方向上错开。在一些实施例中，所述双狭缝在长度方向上错开。在一些实施例中，所述第一光栅和所述第二光栅具有不同的光栅常数。在一些实施例中，所述双狭缝包括第一狭缝和第二狭缝，所述光阑只保留所述第一狭缝发出光束的上半部分和所述第二狭缝发出光束的下半部。在一些实施例中，所述第一光栅和所述第二光栅之间具有一个倾斜夹角。在一些实施例中，所述反射镜的中心轴与通过所述第一光栅和第二光栅分色后的光束的传播方向不重合。在一些实施例中，所述超环面聚焦镜在垂直的两个方向具有不同的光焦度。本专利技术的技术效果：本专利技术公开的双光栅共CCD光谱仪，利用双狭缝放置不同谱段的光纤；利用两块不同光栅对不同波段的光谱分色；利用光阑限制光束的口径，避免光谱混叠；使用同一光路和CCD探测器进行双波段同时成像，避免了机械运动部件的使用，增加了仪器的稳定性，缩小了仪器体积。附图说明图1是根据本专利技术一个实施例的双光栅共CCD光谱仪的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的双光栅共CCD光谱仪在双狭缝上的光纤痕迹图；图3是根据本专利技术一个实施例的光阑对双狭缝上的光纤发出的光束口径起限制作用的示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的双谱段的光纤像点在CCD像面上的分布图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。参考图1至图4所示，本专利技术实施例提供了一种双光栅共CCD光谱仪100。所述双光栅共CCD光谱仪100包括：双狭缝1、光阑2、准直镜3、光栅4、平面折转镜5、聚焦镜6和CCD探测器7；所述双狭缝1用来放置双谱段的光纤，且所述双狭缝1置于所述准直镜3的焦平面上；所述光阑2，用来对所述双谱段的光纤发出的光束的口径进行限制，避免光谱混叠现象；所述准直镜3，将所述双狭缝1上的光纤发出的光束准直为平行光；所述光栅4，包括第一光栅4a和第二光栅4b，所述第一光栅4a和第二光栅4b分别对所述准直镜3准直后的平行光进行分色；所述平面折转镜5，用于反射通过所述第一光栅4a和第二光栅4b分色后的光束；所述聚焦镜6，对经过所述平面折转镜5反射后的光束进行聚焦；所述CCD探测器7，对经所述聚焦镜6聚焦后的光束进行成像。在一些实施例中，所述聚焦镜6为超环面聚焦镜。在一些实施例中，所述光阑2为蓝宝石光阑2。在一些实施例中，所述双狭缝1在宽度方向上错开。在一些实施例中，所述双狭缝1在长度方向上错开。在一些实施例中，所述第一光栅4a和所述第二光栅4b具有不同的光栅4常数。在一些实施例中，所述双狭缝1包括第一狭缝和第二狭缝，所述光阑2只保留所述第一狭缝发出光束的上半部分和所述第二狭缝发出光束的下半部。在一些实施例中，所述第一光栅4a和所述第二光栅4b之间具有一个倾斜夹角。在一些实施例中，所述反射镜的中心轴与通过所述第一光栅4a和第二光栅4b分色后的光束的传播方向不重合。在一些实施例中，所述超环面聚焦镜6在垂直的两个方向具有不同的光焦度。本专利技术的技术效果：本专利技术公开的双光栅共CCD光谱仪，利用双狭缝1放置不同谱段的光纤；利用两块不同光栅4对不同波段的光谱分色；利用光阑2限制光束的口径，避免光谱混叠；使用同一光路和CCD探测器7进行双波段同时成像，避免了机械运动部件的使用，增加了仪器的稳定性，缩小了仪器体积。下面结合具体实施例对本专利技术的具体方案作进一步详细的说明。实施例1：参考图1至图4所示，本专利技术实施例提供了一种双光栅共CCD光谱仪100。本专利技术实施例提供的双光栅共CCD光谱仪100包括双狭缝1、蓝宝石光阑2、准直镜3、第一光栅4a和第二光栅4b、平面折转镜5、超环面聚焦镜6和CCD探测器7。如图3所示，在狭缝的宽度方向上，放置双狭缝1，所述双狭缝1包括第一狭缝和第二狭缝。两个狭缝上分别放置不同谱段的光纤，例如谱段为758-778nm的氧气A带和谱段为758-880nm的水汽吸收带。如图2所示，双谱段的光纤在狭缝长度方向上也错开位置，以保证双波段的精细光谱可以在CCD像面上区分开来。在距离狭缝微小距离处放置蓝宝石光阑2，用来限制两个狭缝发出的光束口径。即，所述蓝宝石光阑2放置在靠近所述双狭缝1位置处。如图3所示，所述蓝宝石光阑2只保留第一狭缝发出光束的上半部分和第二狭缝发出光束的下半部分，以保证特定谱段的光束不会照射到另一谱段的光栅4上，从而在像面上造成光谱的混叠现象。如图1所示，本实施方式所述的双光栅共CCD光谱仪的采用全反射式结构。其中双狭缝1置于准直镜3的焦平面上，以便准直镜3将狭缝上光纤发出的光束准直为平行光。平行光照射到光栅4上，光栅4由双第一光栅4a和第二光栅4b组成，二者具有一个倾斜夹角，例如夹角为15°。光栅4对光束的衍射遵循光栅4方程：其中d为光栅4常数，为光束入射角，θ为光栅4衍射角，m为衍级次。由于不同谱段和不同分辨率的要求，第一光栅4a和第二光栅4b的光栅4常数d1和d2不同，例如d1＝1.1μm，d2＝3μm。为了满足光学系统共光路共像面的要求，双光栅衍射的光束必须具有相同的出射方向，也就是双谱段中心波长的入射角和衍射角之和相等。即：其中，θ1分别第一谱段中心波长的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双光栅共CCD光谱仪，其特征在于，所述双光栅共CCD光谱仪包括：双狭缝、光阑、准直镜、光栅、平面折转镜、聚焦镜和CCD探测器；所述双狭缝用来放置双谱段的光纤，且所述双狭缝置于所述准直镜的焦平面上；所述光阑，用来对所述双谱段的光纤发出的光束的口径进行限制，避免光谱混叠现象；所述准直镜，将所述双狭缝上的光纤发出的光束准直为平行光；所述光栅，包括第一光栅和第二光栅，所述第一光栅和第二光栅分别对所述准直镜准直后的平行光进行分色；所述平面折转镜，用于反射通过所述第一光栅和第二光栅分色后的光束；所述聚焦镜，对经过所述平面折转镜反射后的光束进行聚焦；所述CCD探测器，对经所述聚焦镜聚焦后的光束进行成像。

【技术特征摘要】
1.一种双光栅共CCD光谱仪，其特征在于，所述双光栅共CCD光谱仪包括：双狭缝、光阑、准直镜、光栅、平面折转镜、聚焦镜和CCD探测器；所述双狭缝用来放置双谱段的光纤，且所述双狭缝置于所述准直镜的焦平面上；所述光阑，用来对所述双谱段的光纤发出的光束的口径进行限制，避免光谱混叠现象；所述准直镜，将所述双狭缝上的光纤发出的光束准直为平行光；所述光栅，包括第一光栅和第二光栅，所述第一光栅和第二光栅分别对所述准直镜准直后的平行光进行分色；所述平面折转镜，用于反射通过所述第一光栅和第二光栅分色后的光束；所述聚焦镜，对经过所述平面折转镜反射后的光束进行聚焦；所述CCD探测器，对经所述聚焦镜聚焦后的光束进行成像。2.根据权利要求1所述的双光栅共CCD光谱仪，其特征在于，所述聚焦镜为超环面聚焦镜。3.根据权利要求1所述的双光栅共CCD光谱仪，其特征在于，所述光阑为蓝宝石光阑。4.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛庆生，王晓恒，
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