一种保持入射角不变的光栅衍射效率测试仪包括外光源系统、前置分光单色仪、测量单色仪、测量控制系统。前置单色仪的壳体外带有两个狭缝，分别为入射狭缝和出射狭缝，壳体内部是光栅色散分光系统。衍射效率测量单色仪是通过加入一块可旋转平面反射镜控制光栅衍射光束传播方向，调节因波长不同带来的衍射方向不同，使之始终保持一个方向入射到会聚物镜上，最终成像在固定位置的探测器上，完成测量。测量过程中待测光栅不需要转动，实现了测试条件的一致：测量不同波长的衍射效率时入射角保持不变。同时的测量系统旋转平面反射镜采用计算机自动控制，测试过程自动化程度高，测试结果可信。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光谱
中的一种光栅衍射效率测试仪，特别是一种保持入射角不变的光栅衍射效率测试仪。
技术介绍
在物理光学上光栅是重要的分光色散元件，而光栅的衍射效率是光栅的非常重要 的技术性能指标，它直接影响光谱仪器的能量传输特性。同一块光栅对于不同的波长以及 相同波长的不同级次的衍射效率都是不同的，而在不同的使用场合会依据系统需求对光栅 在某一波长的某个级次的衍射效率提出不同技术指标要求，比如60%以上或者70%以上。 所以光栅的研制和生产单位，对它所研制、生产出的光栅要进行光栅衍射效率的测试。 世界上研制及生产光栅的国家，对光栅的衍射效率都建立了相应的测试方法，研 制出测试仪器。在测试仪器中普遍采用两台单色仪的结构形式，与本专利技术最为接近的已有 技术，是美国光谱物理公司光栅实验室采用的衍射效率测量仪，同时国内一些高校及研究 单位采用过类似的测量装置，比如浙江大学、中科院长春光机所等。如图1所示，这种测量 仪包括光源外光路、前置单色仪、测量单色仪、控制系统。光源外光路包括光源24、聚光 镜25、33 ;前置单色仪包括入射狭缝26、平面反射镜27、31，准直镜28、光栅29、成像物镜 30、出射狭缝32，壳体41 ;测量单色仪包括平面反射镜34、准直镜35、被测光栅36或标准 平面反射镜37、成像物镜38、壳体42 ;控制系统包括光电倍增管39、控制器40。 从图2所示的结构可知，光源外光路和前置单色仪的作用是为测量单色仪提供单 色光源，控制系统控制前置单色仪中的光栅和测量单色仪中的被测光栅36相对于波长同 步转动来完成衍射效率的测量。 其自动测量过程是 (1)由控制系统同时控制光栅29和被测光栅36的连续转动角速度，以保证前置单 色仪与测量单色仪输出同意波长的单色光； (2)被测光栅36和标准平面反射镜37快速地相互置换，以保证光电倍增管39在 较短的时间间隔内接受到分别来自被测光栅36的衍射光和标准平面反射镜37的反射光在 光电倍增管产生的电流并计算它们的比值； (3)当光栅29和被测光栅36转动到下一个波长时，反复重复步骤(1)和步骤(2) 就可以得到不同波长的衍射效率。 该种结构装置存在的问题主要体现在测量不同波长时，光栅29和被测光栅36需 要转到特定角度，此时被测光栅36的入射光方向发生变化，改变了不同波长衍射效率的测 量条件，使不同波长间衍射效率的可比性降低，影响测量精确度；测被测光栅和标准平面反 射镜相互置换采用手工方式，更换完毕后还需要在一个较小的范围内进行微小调整，以保 证光栅的衍射光和标准平面反射镜的反射光完全进入到光电倍增管中被接受，整个过程耗 时较长，精度不高。
技术实现思路
本专利技术技术解决问题为了克服已有技术存在的缺点，提供一种保持入射角不变 的光栅衍射效率测试仪，提高了测量精度，同时使测量时间縮短。 本专利技术要解决的技术方问题是一种保持入射角不变的光栅衍射效率测试仪，包 括外光源、前置单色仪、测量单色仪和测量控制系统，所述前置单色仪包括入射狭缝、第一 平面反射镜和第二平面反射镜、准直凹面镜、聚光物镜、光栅、第一转台、出射狭缝、前置单 色仪壳体、第一步进电机；所述测量单色仪包括准直凹面镜、被测光栅、标准平面反射镜、连 接件、第二转台和第三转台、第二步进电机和第三步进电机、第三平面反射镜和第四平面反 射镜、聚光物镜、测量单色仪壳体；所述测量控制系统包括探测器和控制器；在所述前置单 色仪壳体的左右两侧分别有入射狭缝和出射狭缝；第一平面反射镜和第二平面反射镜均与 入射光成45度放置，两个反射镜的反射面分别朝右左，第一平面反射镜将入射光反射到准 直凹面镜，第二平面反射镜将入射光反射到出射狭缝；准直凹面镜和聚光物镜对称安置，且 准直凹面镜和聚光物镜的反射面朝向下，两镜的光轴方向分别平行于前置单色仪壳体左右 边线，两镜的焦点分别位于入射狭缝和出射狭缝上，准直凹面镜的反射平行光射向光栅，光 栅的衍射光射向聚光物镜，聚光物镜的反射会聚光射向第二平面反射镜；光栅固定在第一 转台上，由控制器通过第一步进电机控制第一转台的角度；在所述测量单色仪的测量光路 中，反射准直镜和反射聚光镜对称安装在测量单色仪壳体的左上方和左下方，两镜的反射 面朝向右，两镜的光轴方向与壳体的上下边平行，反射准直镜的焦点位于前置单色仪的出 射狭缝，反射聚光镜的焦点位于探测器的光敏面，反射准直镜的反射准直光射向被测光栅 或标准平面反射镜，反射聚光镜的反射会聚光射向探测器光敏面；被测光栅和平面反射镜 由连接件连接并固定在第三转台上，第三转台由第二步进电机驱动旋转不同角度进行不同 入射角的测试；第三平面反射镜和第四平面反射镜相向安装，两镜反射面分别朝向右左，安 装方向与入射光成一定角度，第三平面反射镜的反射光射向第四平面反射镜，第四平面反 射镜的反射光射向反射聚光镜；第二步进电机和第三步进电机通过控制器控制；控制器控 制第三步进电机驱动第三转台旋转180度后更换测量模式，由衍射光测量模式切换入射光 测量模式或者反向切换，完成一次衍射效率的测试；探测器的测量结果和衍射效率计算由 控制器计算处理并显示。 本专利技术与现有技术相比的优点在于 (1)现有的技术中，被测光栅是通过旋转到不同角度来实现不同波长的衍射效率 的测试，其测量条件随着波长而改变，测量结果与实际情况略有不同，其测量精度受到影 响。而本专利技术通过加入一块可旋转的平面反射镜，控制不同波长衍射光束的传播方向，使得 在测量不同波长衍射效率时入射角能够保持不变，提高衍射效率测量结果的可比性，测试 结果更加符合实际使用情况，从而提高了测量精度。 (2)本专利技术中采用控制系统进行标准平面反射镜和被测光栅之间的更换，较已有 技术中的手动切换方式，工作时间更短，精度更高，自动化程度更高。附图说明 图1为现有技术的结构示意图； 图2为本专利技术的结构示意 图3是本专利技术中控制器的结构示意图； 图4是本专利技术中标准平面反射镜18、被测量光栅15、连接件17及转台19的装配 图； 图5是本专利技术中步进电机和转台传动的结构示意图。 具体实施例方式如图2所示，本专利技术包括外光源1、前置单色仪、测量单色仪和测量控制系统。前 置单色仪包括入射狭缝2、第一平面反射镜3和第二平面反射镜8、准直凹面镜6、聚光物镜 7、光栅4、第一转台5、出射狭缝9、前置单色仪壳体51、第一步进电机52 ;所述测量单色仪 包括准直凹面镜10、被测光栅、15、标准平面反射镜18、连接件17、第二转台12和第三转台 19、第二步进电机22和第三步进电机23、第三平面反射镜11和第四平面反射镜16、聚光物 镜14、测量单色仪壳体13 ;所述测量控制系统包括探测器20和控制器21 ;在所述前置单色 仪壳体51的左右两侧分别有入射狭缝2和出射狭缝9 ;第一平面反射镜3和第二平面反射 镜8均与入射光成45度放置，两个反射镜的反射面分别朝右左，第一平面反射镜3将入射 光反射到准直凹面镜6，第二平面反射镜8将入射光反射到出射狭缝；准直凹面镜6和聚光 物镜7对称安置，且准直凹面镜6和聚光物镜7的反射面朝向下，两镜的光轴方向分别平行 于前置单色仪壳体51左右边线，两镜的焦点分别位于入射狭缝2和出射狭缝9上，准直凹 面镜6的反射平行光射向光本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种保持入射角不变的光栅衍射效率测试仪，包括外光源（１）、前置单色仪、测量单色仪和测量控制系统，其特征在于：所述前置单色仪包括入射狭缝（２）、第一平面反射镜（３）和第二平面反射镜（８）、准直凹面镜（６）、聚光物镜（７）、光栅（４）、第一转台（５）、出射狭缝（９）、前置单色仪壳体（５１）、第一步进电机（５２）；所述测量单色仪包括准直凹面镜（１０）、被测光栅（１５）、标准平面反射镜（１８）、连接件（１７）、第二转台（１２）和第三转台（１９）、第二步进电机（２２）和第三步进电机（２（２１）计算处理并显示。３）、第三平面反射镜（１１）和第四平面反射镜（１６）、聚光物镜（１４）、测量单色仪壳体（１３）；所述测量控制系统包括探测器（２０）和控制器（２１）；在所述前置单色仪壳体（５１）的左右两侧分别有入射狭缝（２）和出射狭缝（９）；第一平面反射镜（３）和第二平面反射镜（８）均与入射光成４５度放置，两个反射镜的反射面分别朝右左，第一平面反射镜（３）将入射光反射到准直凹面镜（６），第二平面反射镜（８）将入射光反射到出射狭缝；准直凹面镜（６）和聚光物镜（７）对称安置，且准直凹面镜（６）和聚光物镜（７）的反射面朝向下，两镜的光轴方向分别平行于前置单色仪壳体（５１）左右边线，两镜的焦点分别位于入射狭缝（２）和出射狭缝（９）上，准直凹面镜（６）的反射平行光射向光栅（４），光栅（４）的衍射光射向聚光物镜（７），聚光物镜（７）的反射会聚光射向第二平面反射镜（８）；光栅（４）固定在第一转台（５）上，由控制器（２１）通过第一步进电机（５２）控制第一转台（５）的角度；在所述测量单色仪的测量光路中，反射准直镜（１０）和反射聚光镜（１４）对称安装在测量单色仪壳体（１３）的左上方和左下方，两镜的反射面朝向右，两镜的光轴方向与壳体（１３）的上下边平行，反射准直镜（１０）的焦点位于前置单色仪的出射狭缝（９），反射聚光镜（１４）的焦点位于探测器（２０）的光敏面，反射准直镜（１０）的反射准直光射向被测光栅（１５）或标准平面反射镜（１８），反射聚光镜（１４）的反射会聚光射向探测器（２０）光敏面；被测光栅（１５）和平面反射镜（１８）由连接件（１７）连接并固定在第三转台（１９）上，第三转台（１９）由第三步进电机（２３）驱动旋转不同角度进行不同入射角的测试；第三平面反射镜（１１）和第四平面反射镜（１６）相向安装，两镜反射面分别朝向右左，安装方向与入射光成４５度角，第三...
【技术特征摘要】
一种保持入射角不变的光栅衍射效率测试仪，包括外光源(1)、前置单色仪、测量单色仪和测量控制系统，其特征在于所述前置单色仪包括入射狭缝(2)、第一平面反射镜(3)和第二平面反射镜(8)、准直凹面镜(6)、聚光物镜(7)、光栅(4)、第一转台(5)、出射狭缝(9)、前置单色仪壳体(51)、第一步进电机(52)；所述测量单色仪包括准直凹面镜(10)、被测光栅(15)、标准平面反射镜(18)、连接件(17)、第二转台(12)和第三转台(19)、第二步进电机(22)和第三步进电机(23)、第三平面反射镜(11)和第四平面反射镜(16)、聚光物镜(14)、测量单色仪壳体(13)；所述测量控制系统包括探测器(20)和控制器(21)；在所述前置单色仪壳体(51)的左右两侧分别有入射狭缝(2)和出射狭缝(9)；第一平面反射镜(3)和第二平面反射镜(8)均与入射光成45度放置，两个反射镜的反射面分别朝右左，第一平面反射镜(3)将入射光反射到准直凹面镜(6)，第二平面反射镜(8)将入射光反射到出射狭缝；准直凹面镜(6)和聚光物镜(7)对称安置，且准直凹面镜(6)和聚光物镜(7)的反射面朝向下，两镜的光轴方向分别平行于前置单色仪壳体(51)左右边线，两镜的焦点分别位于入射狭缝(2)和出射狭缝(9)上，准直凹面镜(6)的反射平行光射向光栅(4)，光栅(4)的衍射光射向聚光物镜(7)，聚光物镜(7)的反射会聚光射向第二平面反射镜(8)；光栅(4)固定在第一转台(5)上，由控制器(21)通过第一步进电机(52)控制第一转台(5)的角度；在所述测量单色仪的测量光路中，反射准直镜(10)和反射聚光镜(14)对称安装在测量单色仪壳体(13)的左上方和左下方，两镜的反射面朝向右，两镜的光轴方向与壳体(13)的上下边平行，反射准直镜(10)的焦点位于前置单色仪的出射狭缝(9)，反射聚光镜(14)的焦点位于探测器(20)的光敏面，反射准直镜(10)的反射准直光射向被测光栅(15)或标准平面反射镜(18)，反射聚光镜(14)的反射会聚光射向探测器(20)光敏面；被测光栅(15)和平面反射镜(18)由连接件(17)连接并固定在第三转台(19)上，第三转台(19)由第三步进电机(23)驱动旋转不同角度进行不同入射角的测试；第三平面反射镜(11)和第四平面反射镜(16)相向安装，两镜反射面分别朝向右左，安装方向与入射光成45度角，第三平面反射镜(11)的反射光射向第四平面反射镜(16)，第四平面反射镜(16)的反射光射向反射聚光镜(14)；...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈为，谭述亮，廖胜，沈忙作，韩维强，任栖峰，李强，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]
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