一种光栅光谱测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光栅光谱测量装置，其包括：入射光路，由注入端、分光镜、准直镜及光栅组成，经由注入端发出的光束，穿过分光镜后成为透射光束，再经由准直镜准直成为平行光束，到达光栅；衍射光路，由光栅、准直镜、分光镜及拍摄装置构成，经由光栅衍射后得到的后向衍射光束，经过准直镜成为第一衍射汇聚光束，再经由所述分光镜反射成为第二衍射汇聚光束，并到达拍摄装置，其中透射光束与第一衍射汇聚光束同光轴设置，平行光束与后向衍射光束同光轴设置。通过单块透镜复用即可实现光束汇聚和衍射成像，在降低光路复杂性的同时，可有效减少光谱仪整体的尺寸，可实现10pm级分辨率，在高分辨率小型化光谱仪领域具有重要的应用前景。辨率小型化光谱仪领域具有重要的应用前景。辨率小型化光谱仪领域具有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种光栅光谱测量装置


[0001]本专利技术具体涉及一种光栅光谱测量装置。

技术介绍

[0002]光谱法是科学和工业研究中使用最多的工具之一，其应用范围涵盖药物检测、毒品检测、遥感、化工业等诸多领域。然而，要想获得高分辨率，光谱仪器势必会有庞大的光学元件、工作路径。当今社会分析频谱的需求日益增长，因此光谱仪的物理尺寸、成本和功耗会比性能更有优先级，小型的光谱仪器才能更好地迎合社会和市场。目前光栅型光谱仪因具有设备简单、分辨率高和性能稳定等优势，已经在光谱仪器中占据主导地位。
[0003]一般来说，减小光谱仪的尺寸需要在其分辨率、动态范围或信噪比方面进行折衷。而这些因素往往在实际应用中又是市场比较看重的因素，尤其是从长远去看，光谱仪的发展趋势会是小型化、便携式、具有高光谱和空间分辨率的相机式光谱成像仪。
[0004]目前的设计中，受限于元器件配置及光路结构，一般的传统的光栅光谱仪采用双透镜作为光路的准直器和成像器，无论如何调整角度，均可认为光束需要多次通过透镜实现衍射成像。带来的主要问题包括：
[0005]第一是较大的体积结构，双透镜的组合形式带来了较大的体积结构；第二是透镜越多，装调时需要调整的角度越复杂，最终影响衍射成像的质量，进而影响光谱仪的分辨率；第三是传统的光栅光谱仪分辨率提高较为困难，且基于元器件材料的性能占主要因素；第四是传统的光栅光谱仪光路结构较为复杂，对于搭建、安装及调整的要求都很高。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种光栅光谱测量装置。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]一种光栅光谱测量装置，其包括：
[0009]入射光路，由注入端、分光镜、准直镜及光栅组成，经由注入端发出的光束，穿过分光镜后成为透射光束，再经由准直镜准直成为平行光束，到达光栅；
[0010]衍射光路，由光栅、准直镜、分光镜及拍摄装置构成，经由光栅衍射后得到的后向衍射光束，经过准直镜成为第一衍射汇聚光束，再经由所述分光镜反射成为第二衍射汇聚光束，并到达拍摄装置，
[0011]其中透射光束与第一衍射汇聚光束同光轴设置，所述平行光束与后向衍射光束同光轴设置。
[0012]所述注入端限制注入光栅光谱测量装置的待测光束的空间尺寸，并使其形成点光源。
[0013]从注入端发出的光束全部或部分从分光镜透射，第一衍射汇聚光束全部或部分由所述分光镜第二表面反射。
[0014]所述后向衍射光束全口径通过所述准直镜。
[0015]所述拍摄装置的感光面位于所述准直镜的焦平面关于分光镜第二表面的对称镜像焦平面内。
[0016]所述点光源发出的光束全口径通过分光镜。
[0017]所述平行光束注入到光栅的光栅面的光斑大小不大于光栅的尺寸。
[0018]所述第二衍射汇聚光束全口径到达拍摄装置的感光面。
[0019]所述拍摄装置为相机。
[0020]所述光栅的线色散率δλ1为10pm
‑
20pm，所述拍摄装置的相邻像素点的最小间隔值δλ2为1pm
‑
4pm，所述光栅光谱测量装置的理论分辨率δλ3的具体范围应该40pm
‑
80pm。
[0021]本专利技术的有益效果：通过单块透镜复用即可实现光束汇聚和衍射成像，在降低光路复杂性的同时，可有效减少光谱仪整体的尺寸，由于使用分光镜使得光束传播途径简单，不需要过多的调整角度，从而进一步减小角度误差带来的对于成像效果的影响，提高了实际有效的分辨率，可有效降低结构件、光学件和相关环境保障组件的研制成本，可实现10pm级分辨率，在高分辨率小型化光谱仪领域具有重要的应用前景。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术的光路示意图；
[0024]图中：1、注入端，2、分光镜，201、分光镜第一表面，202、分光镜第二表面，3、准直镜，301、透镜第一表面，302、透镜第二表面，303、准直透镜焦平面，304、镜像焦平面，4、光栅，5、拍摄装置，6、注入点光源，601、透射光束，602、平行光束，7、后向衍射光束，701、第一衍射汇聚光束，702、第二衍射汇聚光束，703、衍射透射光束。
具体实施方式
[0025]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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0027]如图1所示，本专利技术公开了一种光栅光谱测量装置，其特征在于：其包括：
[0028]入射光路，由注入端1、分光镜2、准直镜3及光栅4组成，经由注入端1发出的光束依次通过所述分光镜2的分光镜第一表面201、分光镜第二表面202后成为透射光束601，所述透射光束601依次经过所述准直镜3的透镜第一表面301、透镜第二表面302并准直后成为平行光束602，到达光栅4；
[0029]衍射光路，由光栅4、准直镜3、分光镜2及拍摄装置5构成，其中拍摄装置5为相机，所述平行光束602经所述光栅4衍射后得到后向衍射光束7，所述后向衍射光束7依次经过所
述准直镜的透镜第二表面302、透镜第一表面301后成为第一衍射汇聚光束701，所述第一衍射汇聚光束701经所述分光镜第二表面202反射后成为第二衍射汇聚光束702，第二衍射汇聚光束702到达拍摄装置5，从而获得光束的光谱分布。
[0030]其中透射光束601与第一衍射汇聚光束701同光轴设置，所述平行光束602与后向衍射光束7同光轴设置。
[0031]使用分光镜使得光束传播途经简单，不需要过多的调整角度，从而进一步减小角度误差带来的对于成像效果的影响，提高了装置的整体有效分辨率。
[0032]其中所述注入端1限制注入光栅光谱测量装置的待测光束的空间尺寸，并使其形成点光源6，即所述注入端1用于将待测光束注入光栅光谱测量装置，并限制待测光束的空间尺寸形成点光源6，具有一定的光谱宽度，其波长为1053nm。
[0033]点光源6发出的光束到达分光镜2，点光源6发出的光束可全口径通过分光镜2，分光镜2可将点光源6发出的光束全部或部分透射，点光源6发出的光束依次通过分光镜第一表面201、分光镜第二表面202后，形成透射光束601。
[0034]透射光束601到达准直镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光栅光谱测量装置，其特征在于：其包括：入射光路，由注入端(1)、分光镜(2)、准直镜(3)及光栅(4)组成，经由注入端(1)发出的光束，穿过分光镜(2)后成为透射光束(601)，再经由准直镜(3)准直成为平行光束(602)，到达光栅(4)；衍射光路，由光栅(4)、准直镜(3)、分光镜(2)及拍摄装置(5)构成，经由光栅(4)衍射后得到的后向衍射光束(7)，经过准直镜(3)成为第一衍射汇聚光束(701)，再经由所述分光镜(2)反射成为第二衍射汇聚光束(702)，并到达拍摄装置(5)，其中透射光束(601)与第一衍射汇聚光束(701)同光轴设置，所述平行光束(602)与后向衍射光束(7)同光轴设置。2.根据权利要求1所述的一种光栅光谱测量装置，其特征在于：所述注入端(1)限制注入光栅光谱测量装置的待测光束的空间尺寸，并使其形成点光源(6)。3.根据权利要求1所述的一种光栅光谱测量装置，其特征在于：从注入端(1)发出的光束全部或部分从分光镜透射，第一衍射汇聚光束(701)全部或部分由所述分光镜第二表面(202)反射。4.根据权利要求1所述的一种光栅光谱测量装置，其特征在于：所述后向衍射光束(7)全口径...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯吉军，周文杰，陈剑，高萍，
申请(专利权)人：嘉兴佳晔光子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：