本公开提供了一种中阶梯光栅衍射效率测试装置，包括：激光光源模块，测试模块，探测模块，其中，测试模块包括分光器、准直镜、聚焦镜和转台，测试光束被分光器分为第一光束和第二光束，第一光束经过准直镜变为准直光入射至待测中阶梯光栅或待测平面镜，反射回准直镜聚焦至第一光电探测器，作为衍射光通量与参考光通量的测量结果，第二光束经过聚焦镜反射回分光镜后，聚焦至第二光电探测器，作为同步测量过程的测量结果，探测模块根据第一光电探测器和第二电探测器的探测值计算待测中阶梯光栅与待测平面镜之间的相对衍射效率，并可消除切换过程中光源波动带来的测量误差。过程中光源波动带来的测量误差。过程中光源波动带来的测量误差。
【技术实现步骤摘要】
中阶梯光栅衍射效率测试装置及方法
[0001]本公开涉及光学测量领域
，尤其涉及一种中阶梯光栅衍射效率测试装置及方法。
技术介绍
[0002]中阶梯光栅是一种特殊光栅，其特点为刻线密度较低、衍射角大和衍射级次高，因而其具有很高的色散率与分辨率。近年来，中阶梯光栅作为中阶梯光栅光谱仪的核心元件，在天文、医疗、各类检测领域的应用广泛。
[0003]中阶梯光栅最重要的性能指标为光栅衍射效率，现有技术的对光栅衍射效率的检测方法为：在特定角度下分别进行衍射光通量与参考光通量的测量。专利CN108254161提供了一种自准直式中阶梯光栅衍射效率测试装置，其测试过程为先后将待测光栅与待测平面镜置于测试系统，分别记录衍射光通量与参考光通量计算相对衍射效率。该测试过程存在待测中阶梯光栅与待测平面镜切换不同步的问题，会引入切换过程中光源波动带来的测量误差。专利CN109269771提供一种偏置角可调中阶梯光栅衍射效率测试仪，可根据中阶梯光栅真实工作状态进行偏置角度的调整，该测量过程仍然存在衍射光与参考光测量不同步的问题，会引入由光源本身波动带来的测量误差。
技术实现思路
[0004]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种中阶梯光栅衍射效率测试装置及方法，以解决在测量过程中待测中阶梯光栅与待测平面镜切换过程中的光源波动带来的测量误差问题。
[0005]本公开的一个方面提供了一种中阶梯光栅衍射效率测试装置，包括：激光光源模块，用于产生测试光束；测试模块，所述测试模块包括分光器、准直镜、聚焦镜和转台；其中，所述分光器用于将所述测试光束分束为第一光束和第二光束；所述准直镜用于使所述第一光束准直后，入射至设于转台上的待测中阶梯光栅或待测平面镜，以及，将所述待测中阶梯光栅衍射产生的待测衍射级次衍射光，或，将所述待测平面镜反射回来的所述第一光束，聚焦至第一光电探测器；所述聚焦镜用于将所述第二光束聚焦反射至所述分光器，再被反射至第二光电探测器；转台用于设置并调节所述待测中阶梯光栅或待测平面镜的角度；探测模块，包括所述第一光电探测器、所述第二光电探测器和数据处理单元，其中，所述数据处理单元用于根据所述第一光电探测器和所述第二电探测器的探测值，计算所述待测中阶梯光栅的衍射效率。
[0006]可选地，所述测试模块为等光程结构，使所述第一光电探测器和所述第二光电探测器探测到的光的光程相等。
[0007]可选地，所述激光光源模块包括：激光器，用于产生激光；孔径光阑，用于将所述激光调节为所述测试光束。
[0008]可选地，所述分光器为表面有半透半反镀膜的平面镜；或者，所述分光器为一种光栅分光装置，所述第一光束为所述光栅分光装置产生的第一衍射级次光束，所述第二光束
为所述光栅分光装置产生的第二衍射级次光束。
[0009]可选地，所述探测模块还包括：消杂光光阑，设于所述第一光电探测器探头前，用于遮挡光栅非待测级次的衍射光；参考光阑，设于所述第二光电探测器探头前。
[0010]本公开还提供了一种中阶梯光栅衍射效率测试方法，包括：开启激光光源模块产生测试光束，其中，所述测试光束经分光器分为第一光束和第二光束；将待测中阶梯光栅设于转台上，并调节所述待测中阶梯光栅的角度，使所述第一光束经过准直镜聚焦后以准利特罗角(在利特罗角加减0.5度的范围内，但不等于利特罗角)入射至所述待测中阶梯光栅；令第一光电探测器探测待测中阶梯光栅衍射产生的待测衍射级次衍射光，令第二光电探测器探测经聚焦镜聚焦反射后的所述第二光束，并同时记录当前所述第一光电探测器的第一读数和所述第二光电探测器的第二读数；将所述待测中阶梯光栅拆下，将所述待测平面镜设于所述转台上，并调整所述待测平面镜的角度，所述第一光束的光路与经所述待测中阶梯光栅衍射产生的光路相同；令所述第一光电探测器探测经所述待测平面镜反射回来的所述第一光束，令第二光电探测器探测经聚焦镜聚焦反射后的所述第二光束，并同时记录当前所述第一光电探测器的第三读数和所述第二光电探测器的第四读数；基于所述第一读数、第二读数、第三读数和第四读数，计算所述待测中阶梯光栅的衍射效率。
[0011]可选地，所述数据处理单元计算所述待测中阶梯光栅的衍射效率的公式包括：令I1表示当所述转台上为所述待测中阶梯光栅时，所述第一光电探测器的探测值，I2表示当所述转台上为所述待测中阶梯光栅时，所述第二光电探测器的探测值，I3表示当所述转台上为待测平面镜时，所述第一光电探测器的探测值，I4表示当所述转台上为待测平面镜时，所述第二光电探测器的探测值，η表示所述待测中阶梯光栅的衍射效率，则：
[0012][0013]本公开另一方面还提供了一种中阶梯光栅衍射效率测试装置包括：激光光源模块，用于产生测试光束；测试模块，包括分光器、聚焦镜和转台；其中，所述分光器为前表面镀半透半反膜、后表面镀反射膜的楔形棱镜，用于将所述测试光束分束为第一光束和第二光束；所述聚焦镜用于将所述第一光束反射至设于转台上的待测中阶梯光栅或待测平面镜，以及，将所述待测中阶梯光栅衍射产生的待测衍射级次衍射光，或，将所述待测平面镜反射回来的所述第一光束，聚焦至所述分光器，再被所述分光器反射至第一光电探测器；所述聚焦镜还用于将所述第二光束聚焦反射至所述分光器，再被反射至第二光电探测器；探测模块，包括所述第一光电探测器、所述第二光电探测器和数据处理单元，其中，所述数据处理单元用于根据所述第一光电探测器和所述第二电探测器的探测值，计算所述待测中阶梯光栅的衍射效率。
[0014]可选地，所述测试模块为等光程结构，使所述第一光电探测器和所述第二光电探测器探测到的光的光程相等。
[0015]可选地，所述激光光源模块还包括：孔径光阑，用于将所述激光调节为所述测试光束；所述探测模块还包括：消杂光光阑，设于所述第一光电探测器探头前，用于遮挡光栅非待测级次的衍射光；参考光阑，设于所述第二光电探测器探头前。
[0016]在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0017]本公开实施例提供的一种中阶梯光栅衍射效率测试装置及方法，装置包括激光光
源、孔径光阑、分光镜、准直镜、转台、聚焦镜、第一光电探测器、第二光电探测器、数据处理单元等，激光光源经过孔径光阑后入射至分光镜，经所述分光镜分为第一光束和第二光束，其中，第一光束经过准直镜变为准直光入射至待测中阶梯光栅或待测平面镜，反射回准直镜聚焦至第一光电探测器，作为衍射光通量与参考光通量的测量结果，第二光束经过聚焦镜反射回分光镜后聚焦至第二光电探测器，作为同步测量过程的测量结果，数据处理单元将第一光电探测器与第二光电探测器的四个测量结果计算得到待测中阶梯光栅与待测平面镜之间的相对衍射效率。该装置结构为等光程结构，光路在均匀氮气中传输，以消除光路传输过程中带来的测量误差，解决了中阶梯光栅衍射效率测试过程待测中阶梯光栅与待测平面镜切换由光源波动引入测量误差的问题。
附图说明
[0018]为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
[001本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种中阶梯光栅衍射效率测试装置，其特征在于，包括：激光光源模块，用于产生测试光束；测试模块，包括分光器、准直镜、聚焦镜和转台；其中，所述分光器用于将所述测试光束分束为第一光束和第二光束；所述准直镜用于使所述第一光束准直后，入射至设于转台上的待测中阶梯光栅或待测平面镜，以及，将所述待测中阶梯光栅衍射产生的待测衍射级次衍射光，或，将所述待测平面镜反射回来的所述第一光束，聚焦至第一光电探测器；所述聚焦镜用于将所述第二光束聚焦反射至所述分光器，再被反射至第二光电探测器；探测模块，包括所述第一光电探测器、所述第二光电探测器和数据处理单元，其中，所述数据处理单元用于根据所述第一光电探测器和所述第二电探测器的探测值，计算所述待测中阶梯光栅的衍射效率。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述测试模块为等光程结构，使所述第一光电探测器和所述第二光电探测器探测到的光的光程相等。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光光源模块包括：激光器，用于产生激光；孔径光阑，用于将所述激光调节为所述测试光束。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分光器为表面有半透半反镀膜的平面镜；或者分光器为光栅分光装置，所述第一光束为所述光栅分光装置产生的第一衍射级次光束，所述第二光束为所述光栅分光装置产生的第二衍射级次光束。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探测模块还包括：消杂光光阑，设于所述第一光电探测器探头前，用于遮挡光栅非待测级次的衍射光；参考光阑，设于所述第二光电探测器探头前。6.一种中阶梯光栅衍射效率测试方法，应用于如权利要求1
‑
5任意一项所述的中阶梯光栅衍射效率测试装置，其特征在于，包括：开启激光光源模块产生测试光束，其中，所述测试光束经分光器分为第一光束和第二光束；将待测中阶梯光栅设于转台上，并调节所述待测中阶梯光栅的角度，使所述第一光束经过准直镜聚焦后以接近利特罗角入射至所述待测中阶梯光栅；令第一光电探测器探测待测中阶梯光栅衍射产生的待测衍射级次衍射光，令第二光电探测器探测经聚焦镜聚焦反射后的所述第二光束，并同时记录当前所述第一光电探测器的第一读数和所述第二光电探测器的第二读数；将所述待测中阶梯光栅拆下，将所述待测平面镜设于所...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐继涛，刘广义，江锐，赵江山，陈刚，殷青青，
申请(专利权)人：北京科益虹源光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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