產(chǎn)生用于光譜儀光譜校準(zhǔn)的梳狀光譜的光源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在光學(xué)儀器校準(zhǔn)檢測(cè)領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生用于光譜儀光譜校準(zhǔn)的高分辨率的梳狀光譜的光源裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高光譜技術(shù)以其精細(xì)的光譜分辨力可以獲取物體豐富的本征信息，在國(guó)防軍事、環(huán)境檢測(cè)、大氣探測(cè)、食品工業(yè)、贗品識(shí)別等領(lǐng)域發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。根據(jù)各種光譜數(shù)據(jù)識(shí)別物質(zhì)的成分是研發(fā)光譜分析儀器最終目的，其中關(guān)鍵技術(shù)之一是光譜儀的校準(zhǔn)。光譜儀的校準(zhǔn)主要包括光譜校準(zhǔn)和輻射校準(zhǔn)。其中，光譜校準(zhǔn)將探測(cè)器像元的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)化為波長(zhǎng)信號(hào)，不僅是確定系統(tǒng)光譜特性指標(biāo)的重要手段和提高光譜測(cè)量數(shù)據(jù)可信度的重要依據(jù)，還是儀器的輻射校準(zhǔn)、確定儀器光譜范圍、檢測(cè)光譜分辨力等性能指標(biāo)的前提，因此光譜儀的光譜校準(zhǔn)非常重要。校準(zhǔn)光源、譜線中心位置計(jì)算、校準(zhǔn)曲線擬合是影響波長(zhǎng)校準(zhǔn)精度的主要因素。
[0003]光譜儀光譜校準(zhǔn)的目的旨在確定各光譜通道的中心波長(zhǎng)及光譜分辨率。光譜儀光譜校準(zhǔn)的校準(zhǔn)光源通常選用光譜譜線燈和單色儀:光譜譜線燈具有操作簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，但是在其光譜范圍內(nèi)只有有限的分立光譜線且分布不均勻，由于CCD等探測(cè)器離散像元大小的影響，對(duì)高分辨率光譜儀波長(zhǎng)校準(zhǔn)精度影響較大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)光譜儀全波段中心波長(zhǎng)的標(biāo)定及對(duì)應(yīng)光譜分辨率的標(biāo)定，僅適用于全波段中心波長(zhǎng)為線性關(guān)系的光譜儀中心波長(zhǎng)的標(biāo)定，適用范圍窄，而多數(shù)光譜儀全波段并非線性關(guān)系，多采用多項(xiàng)式擬合校準(zhǔn)，該方法需要較多的而且分布相對(duì)均勻的特征譜線；傳統(tǒng)單色儀能在較寬的波段范圍內(nèi)輸出任意波長(zhǎng)的單色光，能夠得到每個(gè)光譜通道的光譜響應(yīng)曲線，通過(guò)光譜響應(yīng)曲線可獲得光譜儀每一光譜通道的中心波長(zhǎng)及光譜分辨率，具有校準(zhǔn)精度高、全波段校準(zhǔn)及適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但由于每次只能校準(zhǔn)一個(gè)波長(zhǎng)，受時(shí)間、波長(zhǎng)掃描機(jī)構(gòu)和環(huán)境等外在因素的影響，每次引入的誤差不一樣，單色儀輸出單色光的波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生漂移，不能保證單色光的準(zhǔn)確度，也就不能保證光譜儀光譜校準(zhǔn)的精度，當(dāng)校準(zhǔn)高分辨率光譜儀時(shí)需校準(zhǔn)較多譜線，花費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)操作麻煩且易受光源穩(wěn)定性的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問(wèn)題或缺陷，并提供至少后面將說(shuō)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種提供高分辨率、高密度的梳狀光譜光信號(hào)樣的梳狀光譜光源系統(tǒng)，其能夠?qū)庾V儀光譜校準(zhǔn)時(shí)不需要單色儀的波長(zhǎng)掃描即可一次獲取均勻光譜間隔的多個(gè)單色通道的光譜校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0006]本發(fā)明還有一個(gè)目的是通過(guò)利用法布里佩羅標(biāo)準(zhǔn)具進(jìn)行透射光譜的選通，透射的波段、光譜分辨率、自由光譜范圍均可根據(jù)需求設(shè)計(jì)，可提高梳狀光譜光源系統(tǒng)的適用性。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種產(chǎn)生用于光譜儀光譜校準(zhǔn)的梳狀光譜的光源裝置，包括:
[0008]寬譜段光源，其用于發(fā)出連續(xù)光譜的光；
[0009]準(zhǔn)直裝置，其對(duì)準(zhǔn)所述寬譜段光源設(shè)置，用于準(zhǔn)直耦合進(jìn)所述寬譜段光源發(fā)出的光;
[0010]法布里佩羅標(biāo)準(zhǔn)具，其對(duì)準(zhǔn)所述準(zhǔn)直裝置設(shè)置，以使從所述準(zhǔn)直裝置平行入射的光發(fā)生等傾干涉，并濾出滿足透射條件的多個(gè)等頻率間隔的不同波長(zhǎng)的窄帶光；
[0011]聚焦鏡，其對(duì)準(zhǔn)所述法布里佩羅標(biāo)準(zhǔn)具設(shè)置，以將所述窄帶光匯聚至所述聚焦鏡的出射小孔，形成光譜成分為窄帶的梳狀光。
[0012]優(yōu)選的是，其中，還包括:入射光纖，其連接于所述寬譜段光源，傳輸耦合進(jìn)所述入射光纖的光，所述入射光纖的光纖芯徑為105 μ m，數(shù)值孔徑NA = 0.22，光纖接口為SMA905光纖接口。
[0013]優(yōu)選的是，其中，還包括:出射光纖，其連接于所述聚焦鏡，以使所述窄帶光耦合進(jìn)所述出射光纖輸出光譜成分為窄帶的梳狀光，所述出射光纖的芯徑為105 μm，數(shù)值孔徑NA=0.22，光纖接口為SMA905光纖接口。
[0014]優(yōu)選的是，其中，所述寬譜段光源的光譜范圍為:360-2500nm，輸出功率為7W，色溫為3000K。
[0015]優(yōu)選的是，其中，所述準(zhǔn)直裝置為準(zhǔn)直鏡或者成像鏡，所述準(zhǔn)直鏡和所述反射鏡均采用同參數(shù)的離軸拋物反射鏡，所述離軸拋物反射鏡為無(wú)色差反射鏡，焦距為25.4mm，口徑為Φ 25.4_，離軸角為30。。
[0016]優(yōu)選的是，其中，所述法布里佩羅標(biāo)準(zhǔn)具波長(zhǎng)為750-1050nm，空氣隙厚度為0.333mm，自由光譜范圍，平面度λ/80，精細(xì)度F彡30，通光孔徑Φ20πιπι。
[0017]優(yōu)選的是，其中，所述聚焦鏡的出射小孔的孔徑為Φ0.2mm。
[0018]優(yōu)選的是，其中，所述寬譜段光源為鹵鎢燈光源、氙燈或者白光激光器。
[0019]優(yōu)選的是，其中，所述寬譜段光源的出光口可置于所述準(zhǔn)直裝置的焦點(diǎn)處形成緊湊型配置對(duì)光耦合進(jìn)入所述準(zhǔn)直裝置進(jìn)行準(zhǔn)直。
[0020]本發(fā)明至少包括以下有益效果:
[0021]1、由于利用法布里佩羅標(biāo)準(zhǔn)具進(jìn)行透射光譜的選通，透射的波段、光譜分辨率、自由光譜范圍均可根據(jù)需求設(shè)計(jì)，因此能夠提高梳狀光譜光源系統(tǒng)的適用性；
[0022]2、由于通過(guò)本發(fā)明光源裝置提供高分辨率、高密度的梳狀光譜光信號(hào)，因此，其能夠?qū)庾V儀光譜校準(zhǔn)時(shí)不需要單色儀的波長(zhǎng)掃描即可一次獲取均勻光譜間隔的多個(gè)單色通道的光譜校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；
[0023]3、本發(fā)明的光源裝置的特征波長(zhǎng)數(shù)及分布均勻性指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)光譜校準(zhǔn)用的汞氬燈光源，特別適合于采用多項(xiàng)式擬合校準(zhǔn)的光柵光譜儀的校準(zhǔn)使用。
[0024]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征將部分通過(guò)下面的說(shuō)明體現(xiàn)，部分還將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的研究和實(shí)踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中產(chǎn)生用于光譜儀光譜校準(zhǔn)的梳狀光譜的光源裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2說(shuō)明的是產(chǎn)生用于光譜儀光譜校準(zhǔn)的梳狀光譜的光源裝置產(chǎn)生的梳狀光譜譜線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明/發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0028]應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語(yǔ)并不配出一個(gè)或多個(gè)其它元件或其組合的存在或添加。
[0029]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生用于光譜儀光譜校準(zhǔn)的梳狀光譜的光源裝置的一種實(shí)現(xiàn)形式，其中包括:
[0030]寬譜段光源1，其用于發(fā)出連續(xù)光譜的光；
[0031]準(zhǔn)直裝置3，其對(duì)準(zhǔn)所述寬譜段光源I設(shè)置，用于準(zhǔn)直耦合進(jìn)所述寬譜段光源I發(fā)出的光；
[0032]法布里佩羅標(biāo)準(zhǔn)具4，其對(duì)準(zhǔn)所述準(zhǔn)直裝置3設(shè)置，以使從所述準(zhǔn)直裝置3平行入射的光發(fā)生等傾干涉，并濾出滿足透射條件的多個(gè)等頻率間隔的不同波長(zhǎng)的窄帶光；
[0033]聚焦鏡5，其對(duì)準(zhǔn)所述法布里佩羅標(biāo)準(zhǔn)具4設(shè)置，以將所述窄帶光匯聚至所述聚焦5的出射小孔，形成光譜成分為窄帶的梳狀光。
[0034]其中，所述出射小孔設(shè)置在所述聚焦鏡的鏡面上。
[0035]在另一種實(shí)例中，寬譜段連續(xù)光源發(fā)出的光耦合進(jìn)入射光纖后經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直鏡進(jìn)行準(zhǔn)直，平行入射到法布里佩羅標(biāo)準(zhǔn)具上發(fā)生等傾干涉后濾出滿足透射條件的等頻率間距的不同波長(zhǎng)的窄帶光透過(guò)標(biāo)準(zhǔn)具后經(jīng)聚焦鏡匯聚至出射小孔處，耦合進(jìn)出射光纖，則出射光纖處即可得到光譜成分為窄帶梳狀的光，得到的窄帶梳狀的光可輸入到光柵光譜儀的狹縫處對(duì)光譜儀進(jìn)行光譜校準(zhǔn)。該裝置利用法布里佩羅標(biāo)準(zhǔn)具進(jìn)行透射光譜的選通，透射的波段、光譜分辨率、自由光譜范圍均可根據(jù)需求設(shè)計(jì)，配合相應(yīng)譜段的寬波段光源，能夠提供高光譜分辨率、高密度的梳狀光譜光信號(hào)，對(duì)光譜儀光譜校準(zhǔn)時(shí)不需要單色儀的波長(zhǎng)掃描即可一次獲取均勻光譜間隔的多個(gè)單色通道的光譜校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，且特征波長(zhǎng)數(shù)及分布均勻性指標(biāo)均優(yōu)于傳統(tǒng)光譜校準(zhǔn)用的汞氬燈光源，特別適合于采用多項(xiàng)式擬合校準(zhǔn)的光柵光譜儀的校準(zhǔn)使用。
[0036]在另一種實(shí)例中，還包括:入射光纖2，其連接