專利名稱：條紋相機反射式離軸光學耦合裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光譜儀器與光譜技術領域，特別是指一種條紋相機反射式離軸光學耦
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背景技術：
條紋相機是用于測量光學時變信號的儀器，具有靈敏度高(光子計數量級)、時間分辨率高(可達皮秒和亞皮秒量級)、多波長同時測量等優(yōu)點，被廣泛應用于超短脈沖光實驗、時間分辨光譜等方面。條紋相機在使用時，通常需要光學耦合裝置將被測的光信號耦合到條紋相機內，照射在條紋管的光電陰極上，光電陰極利用光電效應將光子轉換成電子。目前，條紋相機光學耦合裝置主要包括兩種類型，一種是采用多片透鏡的透射式光學耦合裝置，一種是采用多個反射面(包括平面和球面)的反射式光學耦合裝置。其中透射式光學耦合裝置成像質量好、結構簡單、成本較低，近紫外至近紅外波段的條紋相機多采用該類光學耦合裝置。但由于透鏡存在色散，透射式光學耦合裝置的成像波段的范圍較小，波長越短能夠清晰成像的波段范圍越小。另外，由于在深紫外波段，適合制作透鏡的材料有限及透鏡表面鍍膜的工藝不夠成熟，所以透射式光學耦合裝置不適合在深紫外或更短波段應用。目前使用的反射式光學耦合裝置中的反射面數目較大、結構復雜，導致光損失大、調整不便、 成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于解決現有條紋相機光學耦合裝置的技術缺陷，實現新型的條紋相機反射式離軸光學耦合裝置和條紋相機反射式共軸光學耦合裝置。所述裝置分別采用反射式離軸光學設計和反射式共軸光學設計，用于耦合狹縫和條紋相機，將從狹縫進入的光聚焦到條紋相機光電陰極上。所述裝置具有結構簡單、無色散、成像質量好、光譜范圍寬、光損失小、調試簡單、成本低等優(yōu)點。本發(fā)明涉及新型的條紋相機反射式離軸光學耦合裝置和條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，所述裝置分別采用反射式離軸光學設計和反射式共軸光學設計，在光學系統中用于耦合狹縫和條紋相機，將從狹縫進入的光聚焦到條紋相機光電陰極上。技術方案如下本發(fā)明提供一種一種條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，包括一鏡筒，在該鏡筒的中心開有一圓柱形孔；一準直鏡座，該準直鏡座為一圓柱體，在其中心一側開有一出光口，在出光口的另一側面積較大的部位開有一圓形凹槽，該圓形凹槽與中心軸線成一預定角度，該準直鏡座用螺絲固定在鏡筒的一端，通過調節(jié)螺絲可調整準直鏡座與鏡筒的相對位置；一準直鏡，該準直鏡位于準直鏡座上的圓形凹槽內；一聚焦鏡座，該聚焦鏡座為一圓柱體，在其中心一側開有一進光口，在進光口的另一側面積較大的部位開有一圓形凹槽，該圓形凹槽與中心軸線成一預定角度，該聚焦鏡座
4用螺絲固定在鏡筒的另一端，通過調節(jié)螺絲可調整聚焦鏡座與鏡筒的相對位置；一聚焦鏡，該聚焦鏡位于聚焦鏡座上的圓形凹槽內。本發(fā)明還提供一種條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，包括一鏡筒，在該鏡筒的中心開有一圓柱形孔；一準直鏡座，該準直鏡座為一圓柱體，在其中心開有一圓形凹槽，在圓形凹槽的中心開有一出光口，該準直鏡座用螺絲固定在鏡筒的一端，通過調節(jié)螺絲可調整準直鏡座與鏡筒的相對位置；一準直鏡，該準直鏡的中心開有一出光口，該準直鏡位于準直鏡座上的圓形凹槽內；一聚焦鏡座，該聚焦鏡座為一圓柱體，在其中心開有一圓形凹槽，在圓形凹槽的中心開有一進光口，該聚焦鏡座用螺絲固定在鏡筒的另一端，通過調節(jié)螺絲可調整聚焦鏡座與鏡筒的相對位置；一聚焦鏡，該聚焦鏡的中心開有一進光口，該聚焦鏡位于準直鏡座上的圓形凹槽內；一遮光板，該遮光板用4個連桿均勻固定在鏡筒的圓柱形孔中心，該遮光板位于鏡筒內的中間部位。本發(fā)明提供的新型條紋相機反射式離軸光學耦合裝置和條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，分別采用反射式離軸光學設計和反射式共軸光學設計，在光學系統中用于耦合狹縫和條紋相機，將從狹縫進入的光聚焦到條紋相機光電陰極上?？梢源婺壳笆褂玫耐干涫焦鈱W耦合系統和反射式耦合系統，具有結構簡單、無色散、成像質量好、光譜范圍寬、 光損失小、調試簡單、成本低等優(yōu)點。


為進一步說明本發(fā)明的技術內容，以下結合附圖對本發(fā)明做一詳細的描述，其中圖1是本發(fā)明第一實施例的光路示意圖；圖2是本發(fā)明第一實施例條紋相機反射式離軸光學耦合裝置的結構示意圖；圖3(a)、圖3(b)是圖2中A向及B向的視圖；圖4是本發(fā)明第二實施例的光路示意圖；圖5是本發(fā)明第二實施例條紋相機反射式共軸光學耦合裝置的結構示意圖；圖6(a)、圖6(b)是圖5中A向及B向的視圖。
具體實施例方式請結合參閱圖1所示條紋相機反射式離軸光學耦合裝置光路圖，具體實施方式
如下所述條紋相機反射式離軸光學耦合裝置的光路，由一個準直鏡11和一個聚焦鏡 12組成。將狹縫13置于準直鏡11的焦平面上，使得從狹縫13出射的發(fā)散光照射到準直鏡11后變換為平行光。并且要求，狹縫13位于準直鏡11的光軸之外，以確保光束到達準直鏡11之前不被聚焦鏡12所遮擋。經準直鏡11準直后的平行光照射到聚焦鏡12上，經聚焦鏡12后平行光變?yōu)闀酃猓詈笳丈涞綏l紋相機光電陰極14上。條紋相機光電陰極 14置于聚焦鏡12的焦平面上，并且要求，焦點在聚焦鏡12的光軸之外，以確保光束到達條紋相機光電陰極14之前不被準直鏡11所遮擋。上述的條紋相機反射式離軸光學耦合裝置光路中，所采用的準直鏡11和聚焦鏡 12可以是球面鏡。根據球面鏡表面不同的鍍膜，所述條紋相機反射式離軸光學耦合裝置可應用于不同的光學波段，例如深紫外、近紫外、可見至近紅外等。 上述的條紋相機反射式離軸光學耦合裝置光路中，所采用的準直鏡11和聚焦鏡 12可以是拋物面鏡。根據拋物面鏡表面不同的鍍膜，所述條紋相機反射式離軸光學耦合裝置可應用于不同的光學波段，例如深紫外、近紫外、可見至近紅外等。請結合參閱圖2所示條紋相機反射式離軸光學耦合裝置結構示意圖以及圖3(a)、 圖3(b)，具體實施方式
如下 所述條紋相機反射式離軸光學耦合裝置包括一鏡筒21，該鏡筒21為該條紋相機反射式離軸光學耦合裝置的結構支撐部件，主要用于固定下述的準直鏡座22和聚焦鏡座24。在該鏡筒21的中心開有一圓柱形孔211， 該圓柱形孔211是光束的通道；一準直鏡座22，該準直鏡座22為一圓柱體，在其中心一側開有一出光口 221。出光口 221的作用是使得被下述聚焦鏡25聚焦的光束從該反射式離軸光學耦合裝置射出時， 而不被準直鏡座22所遮擋。在出光口 221的另一側面積較大的部位開有一圓形凹槽222， 該圓形凹槽222與中心軸線成一預定角度。該圓形凹槽222用于放置下述準直鏡23。該準直鏡座22用螺絲固定在鏡筒21的一端，通過調節(jié)螺絲可調整準直鏡座22與鏡筒21的相對位置；一準直鏡23，該準直鏡23位于準直鏡座22上的圓形凹槽222內。該準直鏡23的作用是將入射的發(fā)散光變換為平行光；一聚焦鏡座24，該聚焦鏡座24為一圓柱體，在其中心一側開有一進光口 241。進光口 241的作用是使得入射光能無阻礙地進入該反射式離軸光學耦合裝置，而不被聚焦鏡座24所遮擋。在進光口 241的另一側面積較大的部位開有一圓形凹槽242，該圓形凹槽242 與中心軸線成一預定角度。該該圓形凹槽242用于放置下述聚焦鏡25。該聚焦鏡座24用螺絲固定在鏡筒21的另一端，通過調節(jié)螺絲可調整聚焦鏡座24與鏡筒21的相對位置；一聚焦鏡25，該聚焦鏡25位于聚焦鏡座24上的圓形凹槽242內。該聚焦鏡25的作用是把從準直鏡射來的平行光聚焦。上述準直鏡23和聚焦鏡25可以是球面鏡，也可以是拋物面鏡。根據該準直鏡23 和聚焦鏡25表面不同的鍍膜，所述條紋相機反射式離軸光學耦合裝置可應用于不同的光學波段，例如深紫外、近紫外、可見至近紅外等。上述條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中鏡筒21上的圓柱形孔211左側端面的上沿不低于聚焦鏡座24上的進光口 241的上沿。同時，圓柱形孔211左側端面的下沿不高于聚焦鏡座24上的圓形凹槽242的下沿。其目的是保證圓柱形孔211的尺寸足夠大，不妨礙其內光束的傳播。上述條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中鏡筒21上的圓柱形孔211右側端面的下沿不高于準直鏡座22上的出光口 221的下沿。同時，圓柱形孔211右側端面的上沿不低于準直鏡座22上的圓形凹槽222的上沿。其目的是保證圓柱形孔211的尺寸足夠大，不妨礙其內光束的傳播。上述條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中鏡筒21的長度要大于準直鏡23和聚焦鏡25的焦距，并必須同時保證準直鏡23的焦點落在聚焦鏡座M左側邊緣的左側以及聚焦鏡25的焦點落在準直鏡座22右側邊緣的右側。上述條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中準直鏡座22的圓形凹槽222的軸線與中心軸線的夾角為0-90度，并應盡可能選取小角度，以減小像差。上述條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中聚焦鏡座M的圓形凹槽242與的軸線與中心軸線的夾角為0-90度，并應盡可能選取小角度，以減小像差。請結合參閱圖4所示條紋相機反射式共軸光學耦合裝置光路圖，具體實施方式
如下所述條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，由一個中心有孔的準直鏡31、一個中心有孔的聚焦鏡32和一個遮光板35組成。將狹縫33置于準直鏡31的焦平面上，使得從狹縫33出射的發(fā)散光照射到準直鏡11后變換為平行光。并且要求，狹縫33位于準直鏡31 的光軸之上。準直鏡31的中心孔是為了被聚焦鏡32聚焦的光在到達條紋相機光電陰極 34之前不被遮擋。經準直鏡31準直后的平行光照射到中心有孔的聚焦鏡32上，經聚焦鏡 32后平行光變?yōu)闀酃?，最后照射到條紋相機光電陰極34上。條紋相機光電陰極34置于聚焦鏡32的焦平面上。并且要求，焦點在聚焦鏡32的光軸之上。聚焦鏡32的中心孔是為了使來自狹縫33的光在到達準直鏡31之前不被遮擋。在光軸上放置遮光板35，遮光板35 的作用是阻止從狹縫33進入的光直接照射條紋相機光電陰極34。所以，該裝置中，準直鏡 31、聚焦鏡32、狹縫33、條紋相機光電陰極34和遮光板35全部共軸。上述的條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，所采用的中心有孔的準直鏡31和中心有孔的聚焦鏡32可以是球面鏡。根據球面鏡表面不同的鍍膜，所述條紋相機反射式共軸光學耦合裝置可應用于不同的光學波段，例如深紫外、近紫外、可見至近紅外等。上述的條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，所采用的中心有孔的準直鏡31和中心有孔的聚焦鏡32可以是拋物面鏡。根據拋物面鏡表面不同的鍍膜，所述條紋相機反射式共軸光學耦合裝置可應用于不同的光學波段，例如深紫外、近紫外、可見至近紅外等。請結合參閱圖5所示條紋相機反射式共軸光學耦合裝置結構示意圖以及圖6(a) 和圖6(b)，具體實施方式
如下所述條紋相機反射式共軸光學耦合裝置包括一鏡筒41，該鏡筒41為該條紋相機反射式共軸光學耦合裝置的結構支撐部件，主要用于固定下述的準直鏡座42和聚焦鏡座44。在該鏡筒41的中心開有一圓柱形孔411， 該圓柱形孔411是光束的通道；一準直鏡座42，該準直鏡座42為一圓柱體，在其中心開有一圓形凹槽422，該圓形凹槽422用于放置下述準直鏡43。在圓形凹槽422的中心開有一出光口 421。出光口 421 的作用是使得被下述聚焦鏡45聚焦的光束從該反射式共軸光學耦合裝置射出時，而不被準直鏡座42所遮擋。該準直鏡座42用螺絲固定在鏡筒41的一端，通過調節(jié)螺絲可調整準直鏡座42與鏡筒41的相對位置；一準直鏡43，該準直鏡43的中心開有一出光口 431，該準直鏡43位于準直鏡座42上的圓形凹槽422內。該準直鏡43的作用是將入射的發(fā)散光變換為平行光。出光口 431 的作用是使得被下述聚焦鏡45聚焦的光束從該反射式共軸光學耦合裝置射出時，而不被準直鏡43所遮擋；一聚焦鏡座44，該聚焦鏡座44為一圓柱體，在其中心開有一圓形凹槽442，該圓形凹槽442用于放置下述聚焦鏡45。在圓形凹槽442的中心開有一進光口 441。進光口 441 的作用是使得入射光能無阻礙地進入該反射式共軸光學耦合裝置，而不被聚焦鏡座44所遮擋。該聚焦鏡座44用螺絲固定在鏡筒41的另一端，通過調節(jié)螺絲可調整聚焦鏡座44與鏡筒41的相對位置；一聚焦鏡45，該聚焦鏡45的中心開有一進光口 451，該聚焦鏡45位于準直鏡座44 上的圓形凹槽442內。該聚焦鏡45的作用是把從準直鏡射來的平行光聚焦。進光口 451的作用是使得入射光能無阻礙地進入該反射式共軸光學耦合裝置，而不被聚焦鏡45所遮擋；一遮光板46，該遮光板46用4個連桿均勻固定在鏡筒41的圓柱形孔411中心， 該遮光板46位于鏡筒41內的中間部位。遮光板46的作用是阻止從進光口 441和進光口 451進入的光直接從出光口 431和出光口 421射出。上述條紋相機反射式共軸光學耦合裝置中，準直鏡43、聚焦鏡45、和遮光板46共軸ο上述準直鏡43和聚焦鏡45可以是球面鏡，也可以是拋物面鏡。根據該準直鏡43 和聚焦鏡45表面不同的鍍膜，所述條紋相機反射式共軸光學耦合裝置可應用于不同的光學波段，例如深紫外、近紫外、可見至近紅外等。上述條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，其中鏡筒41的長度要大于準直鏡43和聚焦鏡45的焦距，并必須同時保證準直鏡43的焦點落在聚焦鏡座44左側邊緣的左側以及聚焦鏡45的焦點落在準直鏡座42右側邊緣的右側。上述條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，其中鏡筒41上的圓柱形孔411的直徑不小于準直鏡座42上圓形凹槽422的直徑，也不小于聚焦鏡座44上圓形凹槽442的直徑。其目的是保證圓柱形孔411的尺寸足夠大，不妨礙其內光束的傳播。雖然參照上述具體實施方式
詳細地描述了本發(fā)明，但是應該理解本發(fā)明并不限于所公開的實施方式，對于本專業(yè)領域的技術人員來說，可對其形式和細節(jié)進行各種改變?？傊?，本發(fā)明意欲涵蓋所附權利要求書的精神和范圍內的各種變形。
權利要求
1.一種條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，包括一鏡筒，在該鏡筒的中心開有一圓柱形孔；一準直鏡座，該準直鏡座為一圓柱體，在其中心一側開有一出光口，在出光口的另一側面積較大的部位開有一圓形凹槽，該圓形凹槽與中心軸線成一預定角度，該準直鏡座用螺絲固定在鏡筒的一端，通過調節(jié)螺絲可調整準直鏡座與鏡筒的相對位置；一準直鏡，該準直鏡位于準直鏡座上的圓形凹槽內；一聚焦鏡座，該聚焦鏡座為一圓柱體，在其中心一側開有一進光口，在進光口的另一側面積較大的部位開有一圓形凹槽，該圓形凹槽與中心軸線成一預定角度，該聚焦鏡座用螺絲固定在鏡筒的另一端，通過調節(jié)螺絲可調整聚焦鏡座與鏡筒的相對位置；一聚焦鏡，該聚焦鏡位于聚焦鏡座上的圓形凹槽內。
2.根據權利要求1所述的條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中準直鏡和聚焦鏡為球面鏡。
3.根據權利要求1所述的條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中準直鏡和聚焦鏡為拋物面鏡。
4.根據權利要求1所述的條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中鏡筒上的圓柱形孔左側端面的上沿不低于聚焦鏡座上的進光口的上沿；同時，圓柱形孔左側端面的下沿不高于聚焦鏡座上的圓形凹槽的下沿。
5.根據權利要求1所述的條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中鏡筒上的圓柱形孔右側端面的下沿不高于準直鏡座上的出光口的下沿；同時，圓柱形孔右側端面的上沿不低于準直鏡座上的圓形凹槽的上沿。
6.根據權利要求1所述的條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中鏡筒的長度大于準直鏡和聚焦鏡的焦距，準直鏡的焦點落在聚焦鏡座左側邊緣的左側以及聚焦鏡的焦點落在準直鏡座右側邊緣的右側。
7.根據權利要求1所述的條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中準直鏡座的圓形凹槽的軸線與中心軸線的夾角為0-90度。
8.根據權利要求1所述的條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，其中聚焦鏡座的圓形凹槽與的軸線與中心軸線的夾角為0-90度。
9.一種條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，包括一鏡筒，在該鏡筒的中心開有一圓柱形孔；一準直鏡座，該準直鏡座為一圓柱體，在其中心開有一圓形凹槽，在圓形凹槽的中心開有一出光口，該準直鏡座用螺絲固定在鏡筒的一端，通過調節(jié)螺絲可調整準直鏡座與鏡筒的相對位置；一準直鏡，該準直鏡的中心開有一出光口，該準直鏡位于準直鏡座上的圓形凹槽內；一聚焦鏡座，該聚焦鏡座為一圓柱體，在其中心開有一圓形凹槽，在圓形凹槽的中心開有一進光口，該聚焦鏡座用螺絲固定在鏡筒的另一端，通過調節(jié)螺絲可調整聚焦鏡座與鏡筒的相對位置；一聚焦鏡，該聚焦鏡的中心開有一進光口，該聚焦鏡位于準直鏡座上的圓形凹槽內；一遮光板，該遮光板用4個連桿均勻固定在鏡筒的圓柱形孔中心，該遮光板位于鏡筒內的中間部位。
10.根據權利要求9所述的條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，其中準直鏡和聚焦鏡為球面鏡。
11.根據權利要求9所述的條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，其中準直鏡和聚焦鏡為拋物面鏡。
12.根據權利要求9所述的條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，其中鏡筒的長度大于準直鏡和聚焦鏡的焦距，準直鏡的焦點落在聚焦鏡座左側邊緣的左側以及聚焦鏡的焦點落在準直鏡座右側邊緣的右側。
13.根據權利要求9所述的條紋相機反射式共軸光學耦合裝置，其中鏡筒上的圓柱形孔的直徑不小于準直鏡座上圓形凹槽的直徑，也不小于聚焦鏡座上圓形凹槽的直徑。
全文摘要
一種條紋相機反射式離軸光學耦合裝置，包括一鏡筒，在該鏡筒的中心開有一圓柱形孔；一準直鏡座，該準直鏡座為一圓柱體，在其中心一側開有一出光口，在出光口的另一側面積較大的部位開有一圓形凹槽，該圓形凹槽與中心軸線成一預定角度，該準直鏡座用螺絲固定在鏡筒的一端，通過調節(jié)螺絲可調整準直鏡座與鏡筒的相對位置；一準直鏡，該準直鏡位于準直鏡座上的圓形凹槽內；一聚焦鏡座，該聚焦鏡座為一圓柱體，在其中心一側開有一進光口，在進光口的另一側面積較大的部位開有一圓形凹槽，該圓形凹槽與中心軸線成一預定角度，該聚焦鏡座用螺絲固定在鏡筒的另一端，通過調節(jié)螺絲可調整聚焦鏡座與鏡筒的相對位置；一聚焦鏡，該聚焦鏡位于聚焦鏡座上的圓形凹槽內。
文檔編號G01J3/02GK102252754SQ20111013335
公開日2011年11月23日 申請日期2011年5月23日 優(yōu)先權日2011年5月23日
發(fā)明者王占國, 金鵬 申請人:中國科學院半導體研究所