專(zhuān)利名稱(chēng)：一種基于離軸反射式的導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)測(cè)量?jī)x器領(lǐng)域，具體為一種收集、匯聚太陽(yáng)散射光的被動(dòng)差分吸 收光譜儀的基于離軸反射式的導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國(guó)外一些導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)的方法多采用透射式或同軸反射式的方法將外界太 陽(yáng)散射光匯聚耦合進(jìn)入光纖。由于被動(dòng)差分吸收光譜儀的探測(cè)光譜范圍在290 400nm，光 譜分辨率要提高到0. 6nm以上，而要提高測(cè)量精度必須保證獲取足夠的能量。上述波段采 用單透鏡的方法會(huì)不可避免的帶來(lái)色像差問(wèn)題，由于波長(zhǎng)不同導(dǎo)致通過(guò)透鏡時(shí)的折射率不 同，在像方形成一個(gè)色斑，從而降低光纖的耦合效率，影響光譜儀的探測(cè)精度。如果我們采 用不同材料透鏡來(lái)消色差，勢(shì)必增加成本，而新添鏡片也會(huì)損失一定能量。若采用同軸反射 式方法，在消色差的問(wèn)題上可以得到解決，但因?yàn)楣潭ń邮展饫w的機(jī)械裝置會(huì)起引起中心 遮攔，也會(huì)損失部分能量，從而影響光譜儀的探測(cè)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種基于離軸反射式的導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)，利用離軸拋物面 反射鏡解決目前被動(dòng)差分吸收光譜儀導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)測(cè)量帶來(lái)的像差過(guò)大的難題。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種基于離軸反射式的導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)，包括有封閉的殼體，殼體外有光纖其一端 伸入殼體中，所述殼體側(cè)壁上開(kāi)有通孔，有轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在殼體中的轉(zhuǎn)軸從所述通孔中伸出，所 述轉(zhuǎn)軸伸出的端頭上固定有安裝架，安裝架中安裝有反射棱鏡，其特征在于所述殼體內(nèi)位 于反射棱鏡的反射光路上設(shè)置有離軸拋物面反射鏡，所述光纖的伸入端位于離軸拋物面反 射鏡的反射光路的焦點(diǎn)上，太陽(yáng)散射光被所述反射棱鏡反射后從所述通孔射入殼體內(nèi)的離 軸拋物面反射鏡上，被離軸拋物面反射鏡反射聚焦在光纖的伸入端。所述的一種基于離軸反射式的導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述光纖另一端接入 光譜儀輸入端中，所述光譜儀輸出端通過(guò)信號(hào)線與工控機(jī)連接。本發(fā)明中，反射棱鏡將太陽(yáng)散射光導(dǎo)入到離軸反射拋物面鏡的接收視場(chǎng)中，離軸 拋物面鏡將散射光反射并匯聚到光纖中，轉(zhuǎn)軸由外部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而 帶動(dòng)反射棱鏡旋轉(zhuǎn)，將不同角度的散射光導(dǎo)入接收系統(tǒng)中。離軸拋物面鏡反射聚焦耦合進(jìn) 光纖，并連接光譜儀，由其完成色散、采集與數(shù)字化通過(guò)USB線傳導(dǎo)到計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)、計(jì)算， 最終實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣痕量氣體垂直柱濃度及廓線的解析。離軸拋物面反射鏡能以簡(jiǎn)單的面形 產(chǎn)生高質(zhì)量的無(wú)中心遮攔的平行光束，根據(jù)實(shí)際情況確定它的口徑、離軸量、焦距等幾何關(guān) 系，并可計(jì)算一下可用視場(chǎng)范圍。通常軸對(duì)稱(chēng)拋物面面形的只要給出通光口徑及焦距或頂 點(diǎn)的曲率半徑就完全確定了。離軸拋物面只要給出通光口徑、離軸量、離軸角或軸上焦距等 參數(shù)。本發(fā)明的主要特點(diǎn)如下
(1)、將反射式聚焦、耦合光纖的方法應(yīng)用于被動(dòng)差分吸收光譜儀的導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng) 中，糾正了色差對(duì)系統(tǒng)測(cè)量的影響；(2)、采用離軸拋物面反射方式可以避免中心遮攔的影響； 本發(fā)明離軸拋物面反射鏡的MTF傳遞函數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，在一定的空間頻率范圍內(nèi)具 有良好的分辨率和對(duì)比度，從其像差曲線等指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)其會(huì)聚光斑所產(chǎn)生的像差很小， 便于聚焦耦合進(jìn)光纖。整個(gè)系統(tǒng)滿足被動(dòng)差分吸收光譜儀測(cè)量的需求，進(jìn)而解決被動(dòng)差分 吸收光譜儀導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)像差過(guò)大的問(wèn)題。且由于采用反射式的方式，對(duì)鏡片材料的選擇 要求也可忽略。


圖1為本發(fā)明基于離軸反射式的導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)示意圖。圖2為本發(fā)明中離軸拋物面反射鏡光路示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2所示。一種基于離軸反射式的導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)，包括有反射棱鏡1，反射 棱鏡1的后續(xù)光路上設(shè)置有離軸拋物面反射鏡2、光纖3，太陽(yáng)散射光經(jīng)反射棱鏡1轉(zhuǎn)折光 路后，再經(jīng)過(guò)離軸拋物面反射鏡2反射聚焦到光纖3伸入殼體的端頭上(離軸拋物面鏡2 聚焦的數(shù)值孔徑需與光纖的數(shù)值孔徑相匹配)，再經(jīng)過(guò)光譜儀4進(jìn)行色散、采集數(shù)字化，最 后到工控機(jī)5進(jìn)行計(jì)算、解析。
權(quán)利要求
一種基于離軸反射式的導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)，包括有封閉的殼體，殼體外有光纖其一端伸入殼體中，所述殼體側(cè)壁上開(kāi)有通孔，有轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在殼體中的轉(zhuǎn)軸從所述通孔中伸出，所述轉(zhuǎn)軸伸出的端頭上固定有安裝架，安裝架中安裝有反射棱鏡，其特征在于所述殼體內(nèi)位于反射棱鏡的反射光路上設(shè)置有離軸拋物面反射鏡，所述光纖的伸入端位于離軸拋物面反射鏡的反射光路的焦點(diǎn)上，太陽(yáng)散射光被所述反射棱鏡反射后從所述通孔射入殼體內(nèi)的離軸拋物面反射鏡上，被離軸拋物面反射鏡反射聚焦在光纖的伸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于離軸反射式的導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述光 纖另一端接入光譜儀輸入端中，所述光譜儀輸出端通過(guò)信號(hào)線與工控機(jī)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于離軸反射式的導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)，包括有殼體，殼體外有光纖伸入殼體中，殼體側(cè)壁上開(kāi)有通孔，有轉(zhuǎn)軸從通孔中伸出，轉(zhuǎn)軸伸出的端頭上安裝有反射棱鏡，殼體內(nèi)位于反射棱鏡的反射光路上設(shè)置有離軸拋物面反射鏡，光纖的伸入端位于離軸拋物面反射鏡的反射光路的焦點(diǎn)上。本發(fā)明能滿足被動(dòng)差分吸收光譜儀測(cè)量的需求，進(jìn)而解決被動(dòng)差分吸收光譜儀導(dǎo)入光學(xué)系統(tǒng)像差過(guò)大的問(wèn)題。且由于采用反射式的方式，對(duì)鏡片材料的選擇要求也可忽略。
文檔編號(hào)G01J3/02GK101819062SQ201010169149
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月30日
發(fā)明者劉文清, 張?zhí)焓? 江宇, 陸亦懷 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所