一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)屬于光譜分析儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，該光路結(jié)構(gòu)包括：入射狹縫、準(zhǔn)直物鏡、平面光柵、會聚物鏡、出射狹縫、轉(zhuǎn)臺、第一折轉(zhuǎn)反射鏡和第二折轉(zhuǎn)反射鏡；入射狹縫發(fā)出的光束，經(jīng)第一折轉(zhuǎn)反射鏡折轉(zhuǎn)光路后照射于準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直，光束準(zhǔn)直之后由平面光柵色散分光，色散光束由會聚物鏡會聚后經(jīng)第二折轉(zhuǎn)反射鏡折轉(zhuǎn)光路，聚焦于出射狹縫處，從而獲得準(zhǔn)單色光。本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，加工和裝校簡單。有效壓縮了儀器長度方向的體積，且采用柱面反射鏡作為折轉(zhuǎn)反射鏡時可有效減小系統(tǒng)象散從而提高儀器出射光譜的能量集中度。系統(tǒng)具有光學(xué)特性的對稱從而可有效消除軸外像差提高成像質(zhì)量。
【專利說明】一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光譜分析儀器【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]單色儀是一種用來獲取準(zhǔn)單色光的分光儀器，是進(jìn)行光譜分析和光譜特性測量的基本測試設(shè)備，如今廣泛應(yīng)用于科研、生產(chǎn)和質(zhì)控等領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，小型化、輕量化、便攜化和高分辨率逐漸成為了單色儀發(fā)展的主流趨勢。常規(guī)的單色儀由入射狹縫、準(zhǔn)直物鏡、平面光柵、會聚物鏡、出射狹縫和轉(zhuǎn)臺組成，該結(jié)構(gòu)形式的單色儀為獲得高的光譜分辨率則增加系統(tǒng)準(zhǔn)直物鏡和成像物鏡的焦距，然而焦距的增大導(dǎo)致儀器體積增大，重量增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、光譜分辨率高。
[0004]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)，該光路結(jié)構(gòu)包括:入射狹縫、準(zhǔn)直物鏡、平面光柵、會聚物鏡、出射狹縫和轉(zhuǎn)臺；該光路結(jié)構(gòu)還包括:第一折轉(zhuǎn)反射鏡和第二折轉(zhuǎn)反射鏡；入射狹縫發(fā)出的光束，經(jīng)第一折轉(zhuǎn)反射鏡折轉(zhuǎn)光路后照射于準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直，光束準(zhǔn)直之后由平面光柵色散分光，色散光束由會聚物鏡會聚后經(jīng)第二折轉(zhuǎn)反射鏡折轉(zhuǎn)光路，聚焦于出射狹縫處，從而獲得準(zhǔn)單色光，平面光柵固定在轉(zhuǎn)臺上，通過轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動平面光柵使不同波長的單色光在出射狹縫處輸出。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，加工和裝校簡單。折轉(zhuǎn)反射鏡將光路交錯折疊于儀器內(nèi)部有效壓縮了儀器長度方向的體積，壓縮量相當(dāng)于儀器寬度值，且采用柱面反射鏡作為折轉(zhuǎn)反射鏡時可有效減小系統(tǒng)象散從而提高儀器出射光譜的能量集中度。系統(tǒng)具有光學(xué)特性的對稱從而可有效消除軸外像差提高成像質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1本發(fā)明一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)的第一光路圖。
[0008]圖2本發(fā)明一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)的第二光路圖。

【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0010]如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)，包括入射狹縫1、第一折轉(zhuǎn)反射鏡2、準(zhǔn)直物鏡3、平面光柵4、會聚物鏡5、第二折轉(zhuǎn)反射鏡6、出射狹縫7和轉(zhuǎn)臺8 ;所述準(zhǔn)直物鏡3和會聚物鏡5均采用凹球面反射鏡，兩物鏡焦距相等或近似相等；平面光柵4采用反射式光柵；第一折轉(zhuǎn)反射鏡2和第二折轉(zhuǎn)反射鏡6用于將光路交錯折疊于儀器內(nèi)部以縮小儀器體積，兩折轉(zhuǎn)反射鏡即可采用平面反射鏡也可采用柱面反射鏡(可消除系統(tǒng)象散)；轉(zhuǎn)臺8用于轉(zhuǎn)動平面光柵4以使不同波長的單色光在出射狹縫處輸出。
[0011 ] 從入射狹縫I發(fā)出的光束經(jīng)第一折轉(zhuǎn)反射鏡2折轉(zhuǎn)光路后照射于準(zhǔn)直物鏡3，光束準(zhǔn)直之后由平面光柵4色散分光，色散光束由會聚物鏡5會聚后經(jīng)第二折轉(zhuǎn)反射鏡6折轉(zhuǎn)光路后聚焦于出射狹縫7處，從而獲得準(zhǔn)單色光。
[0012]實施實例1:
[0013]本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)中如圖1所示，單色儀工作波段為400?800nm，物方數(shù)值孔徑為0.07 ;準(zhǔn)直物鏡3和會聚物鏡5均為球面反射鏡，曲率半徑均為600mm，離軸角分別為7°和5.5°，焦距分別為300mm和296.5mm ;平面光柵4采用光柵常數(shù)為l/1200mm的反射式刻劃光柵；采用柱面反射鏡作為第一折轉(zhuǎn)反射鏡2消除系統(tǒng)象散時，柱面反射鏡曲率半徑為5400mm，或者采用柱面反射鏡作為第二折轉(zhuǎn)反射鏡6消除系統(tǒng)象散時，柱面反射鏡曲率半徑為3200mm。
[0014]通過光學(xué)設(shè)計軟件追跡，本實例構(gòu)成的一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)的理論分辨率可達(dá)0.lnm，光路長寬為194mmX 172mm。
[0015]實施實例2:
[0016]本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)中如圖2所示，單色儀工作波段為400?800nm，物方數(shù)值孔徑為0.07 ;準(zhǔn)直物鏡3和會聚物鏡5均為球面反射鏡，曲率半徑均為600mm，離軸角分別為6.5°和8°，焦距分別為300mm和295.2mm;平面光柵4采用光柵常數(shù)為l/1200mm的反射式刻劃光柵；采用柱面反射鏡作為第一折轉(zhuǎn)反射鏡2消除系統(tǒng)象散時，柱面反射鏡曲率半徑為3300mm，或者采用柱面反射鏡作為第二折轉(zhuǎn)反射鏡6消除系統(tǒng)象散時，柱面反射鏡曲率半徑為4400mm。
[0017]通過光學(xué)設(shè)計軟件追跡，本實例構(gòu)成的一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)的理論分辨率可達(dá)0.3nm，光路長寬為194mmX 172mm。
【權(quán)利要求】
1.一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)，該光路結(jié)構(gòu)包括:入射狹縫、準(zhǔn)直物鏡、平面光柵、會聚物鏡、出射狹縫和轉(zhuǎn)臺；其特征在于，該光路結(jié)構(gòu)還包括:第一折轉(zhuǎn)反射鏡和第二折轉(zhuǎn)反射鏡；所述入射狹縫發(fā)出的光束，經(jīng)第一折轉(zhuǎn)反射鏡折轉(zhuǎn)光路后照射于準(zhǔn)直物鏡準(zhǔn)直，光束準(zhǔn)直之后由平面光柵色散分光，色散光束由會聚物鏡會聚后經(jīng)第二折轉(zhuǎn)反射鏡折轉(zhuǎn)光路，聚焦于出射狹縫處，從而獲得準(zhǔn)單色光，平面光柵固定在轉(zhuǎn)臺上，通過轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動平面光柵使不同波長的單色光在出射狹縫處輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一折轉(zhuǎn)反射鏡和第二折轉(zhuǎn)反射鏡采用平面反射鏡或者用柱面反射鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述準(zhǔn)直物鏡和會聚物鏡為凹球面反射鏡；兩個物鏡的焦距相等或近似相等。
4.如權(quán)利要求1所述的一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述平面光柵為反射式平面光柵。
【文檔編號】G01J3/02GK104501953SQ201410820496
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】崔繼承, 楊增鵬, 唐玉國, 齊向東, 潘明忠, 孫慈 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所