本實(shí)用新型涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種同時(shí)包含紫外波段光源和紅外波段光源的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)中，通常同時(shí)包括紫外波段的光源(如波長(zhǎng)為200-300nm的氘燈)和紅外波段的光源(如波長(zhǎng)為1330-1650nm的紅外激光)，在上述兩種波段光源同時(shí)存在的情況下，要保證整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)直性難度很高。但是一旦整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的光路的準(zhǔn)直不夠理想，系統(tǒng)光程又長(zhǎng)，則容易導(dǎo)致到達(dá)檢測(cè)器的能量非常低，可能還不到光源能量的50％，甚至有些只有光源能量的20％-30％左右，無(wú)法達(dá)到檢測(cè)的需求。

為了兼顧200-1650nm整個(gè)波段光源的準(zhǔn)直效果，一般在紫外波段采用融石英、氟化鈣和氟化鎂等材料的透鏡，但這幾種材料的色散系數(shù)差別不大，給色差校正帶來(lái)了一定的困難；一些采用多級(jí)光學(xué)系統(tǒng)、雙膠合透鏡甚至三膠合透鏡的方式，但此方式成本高且光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜，可靠性差，光路系統(tǒng)難以固定和調(diào)試。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)直效果好、裝調(diào)方便、能量利用率高的紫外、紅外雙光源的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)，包括紫外光源和紅外光源，所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步包括：

準(zhǔn)直單元，所述準(zhǔn)直單元包括第一透鏡和第二透鏡，所述第一透鏡和第二透鏡之間設(shè)有第一二向色鏡；紅外光源經(jīng)第一透鏡準(zhǔn)直并透過(guò)第一二向色鏡后繼續(xù)被第二透鏡準(zhǔn)直，進(jìn)而傳輸，紫外光源經(jīng)所述第一二向色鏡反射后經(jīng)第二透鏡準(zhǔn)直，進(jìn)而傳輸；

聚焦單元，所述聚焦單元包括第三透鏡和第四透鏡，所述第三透鏡和第四透鏡之間設(shè)有第二二向色鏡；傳輸后的紅外光經(jīng)第三透鏡匯聚并透過(guò)第二二向色鏡后繼續(xù)被第四透鏡聚焦后檢測(cè)，傳輸后的紫外光經(jīng)所述第二二向色鏡反射后經(jīng)第三透鏡聚焦后檢測(cè)；

檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元包括第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器，分別檢測(cè)紅外光和紫外光。

根據(jù)上述的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述準(zhǔn)直單元和聚焦單元之間的傳輸光路上設(shè)有反射單元。

根據(jù)上述的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)，可選地，所述反射單元包括反射鏡和/或棱鏡。

根據(jù)上述的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述紅外光源和紫外光源位于所述第一二向色鏡的異側(cè)。

根據(jù)上述的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)，優(yōu)選地，所述第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器位于所述第二二向色鏡的異側(cè)。

根據(jù)上述的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)，可選地，所述紫外光源為氘燈。

根據(jù)上述的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)，可選地，所述紅外光源為紅外激光。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的有益效果為：

1、本實(shí)用新型的紫外(200-300nm)波段采用單透鏡準(zhǔn)直，紅外(1330-1650nm)波段采用兩個(gè)單透鏡準(zhǔn)直且其中一個(gè)單透鏡與紫外波段的單透鏡共用，整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，利于加工和裝調(diào)，成本低；對(duì)于長(zhǎng)光程(10-20m)光路，同時(shí)滿足深紫外和近紅外波段，準(zhǔn)直效果好。

2、本實(shí)用新型對(duì)長(zhǎng)光程光路的準(zhǔn)直效果好，有利于光路后端能量的匯聚，檢測(cè)器收集效率一般在90％以上，降低了檢出限。

附圖說(shuō)明

參照附圖，本實(shí)用新型的公開(kāi)內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是：這些附圖僅僅用于舉例說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而并非意在對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。圖中：

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1和以下說(shuō)明描述了本實(shí)用新型的可選實(shí)施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)施和再現(xiàn)本實(shí)用新型。為了教導(dǎo)本實(shí)用新型技術(shù)方案，已簡(jiǎn)化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實(shí)施方式的變型或替換將在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本實(shí)用新型的多個(gè)變型。由此，本實(shí)用新型并不局限于下述可實(shí)施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。

實(shí)施例1

圖1示意性地給出了本實(shí)施例的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖1所示，所述長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)包括：紅外光源11和紫外光源12，所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步包括：

準(zhǔn)直單元，所述準(zhǔn)直單元包括第一透鏡21和第二透鏡22，所述第一透鏡和第二透鏡之間設(shè)有第一二向色鏡31；紅外光源11經(jīng)第一透鏡21準(zhǔn)直并透過(guò)第一二向色鏡31后繼續(xù)被第二透鏡22準(zhǔn)直；紫外光源經(jīng)12所述第一二向色鏡31反射后經(jīng)第二透鏡22準(zhǔn)直；準(zhǔn)直后的紅外光與紫外光合成一束光，在長(zhǎng)光程光路上傳輸；

聚焦單元，所述聚焦單元包括第三透鏡51和第四透鏡52，所述第三透鏡和第四透鏡之間設(shè)有第二二向色鏡32；經(jīng)長(zhǎng)光程光路傳輸后的合束光經(jīng)第三透鏡匯聚后射入第二二向色鏡32，紅外光透過(guò)所述第二二向色鏡32，并經(jīng)第四透鏡52進(jìn)一步聚焦后進(jìn)入檢測(cè)單元檢測(cè)，紫外光在所述第二二向色鏡32表面發(fā)生反射后直接進(jìn)入檢測(cè)單元檢測(cè)；

檢測(cè)單元，所述檢測(cè)單元包括第一檢測(cè)器61和第二檢測(cè)器62，分別檢測(cè)紅外光和紫外光。

所述檢測(cè)單元為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。

紅外光和紫外光準(zhǔn)直后經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的光路傳輸后方到達(dá)聚焦單元，進(jìn)而進(jìn)行檢測(cè)；為了減小裝置整體體積，對(duì)長(zhǎng)光程光路進(jìn)行折疊，故：

進(jìn)一步地，所述準(zhǔn)直單元和聚焦單元之間的傳輸光路上設(shè)有反射單元4，所述反射單元包括反射鏡和/或棱鏡，反射鏡和/或棱鏡的數(shù)量根據(jù)光程的長(zhǎng)度以及裝置的體積決定。

為了減少光學(xué)器件，簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)，故：

進(jìn)一步地，所述紅外光源和紫外光源位于所述第一二向色鏡的異側(cè)；所述第一檢測(cè)器和第二檢測(cè)器位于所述第二二向色鏡的異側(cè)。

本實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于：1、紫外波段采用單透鏡準(zhǔn)直，紅外波段采用兩個(gè)單透鏡準(zhǔn)直且其中一個(gè)單透鏡與紫外波段的單透鏡共用，整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝調(diào)方便、成本低、體積小，同時(shí)準(zhǔn)直性好，光源能量在檢測(cè)器的收集效率高，降低了檢測(cè)器的檢出限。

實(shí)施例2

本實(shí)用新型實(shí)施例1的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)對(duì)深紫外、近紅外雙光源檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用例。

在該應(yīng)用例中，光程為15m，所述紅外光源為紅外激光(波長(zhǎng)為1330-1650nm)，紫外光源為氘燈(波長(zhǎng)為200-300nm)，第一透鏡和第二透鏡為融石英準(zhǔn)直透鏡，第三透鏡和第四透鏡也為融石英聚焦透鏡；二向色鏡允許紅外激光通過(guò)，而使氘燈光源反射；反射單元包括3個(gè)融石英材料的三棱鏡，當(dāng)然也可以采用鍍膜的平面反射鏡來(lái)代替。

本應(yīng)用例的長(zhǎng)光程光學(xué)系統(tǒng)的光路如下：

S1.紅外激光依次經(jīng)過(guò)融石英準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直，透過(guò)二向色鏡后經(jīng)第二個(gè)融石英準(zhǔn)直透鏡再次準(zhǔn)直成為平行光；氘燈發(fā)出的紫外光經(jīng)二向色鏡反射、第二個(gè)融石英透鏡準(zhǔn)直成為平行光；

S2.準(zhǔn)直后的紅外激光與藍(lán)光合成一束在光路上傳輸，經(jīng)三棱鏡多次反射后射入融石英聚焦透鏡聚焦；

S3.聚焦后的合束光經(jīng)第二個(gè)二向色鏡分開(kāi)，紅外激光透過(guò)第二個(gè)二向透鏡后再次經(jīng)第二個(gè)融石英聚焦透鏡聚焦后進(jìn)入第一檢測(cè)器檢測(cè)；紫外光經(jīng)第二個(gè)二向透鏡反射后直接進(jìn)入第二檢測(cè)器檢測(cè)。

經(jīng)計(jì)算，上述光紅外激光在第一檢測(cè)器的收集效率為95.2％，氘燈光源在第二檢測(cè)器的收集效率為90％。