專利名稱：正交光柵色散光譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正交光柵色散光譜儀。
背景技術(shù)：
為了減小背景光和由于光柵較高衍射級光的影響，用濾光片和線性可變波長濾光片的方法已經(jīng)在光譜儀中使用。但是，濾光片不適用于寬帶應(yīng)用領(lǐng)域，因?yàn)閷拵?yīng)用領(lǐng)域要求光譜能夠涵蓋從UV到NIR波長范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種正交光柵色散光譜儀。
本實(shí)用新型提出的正交光柵色散光譜儀，由進(jìn)光口、平行光鏡、正交色散系統(tǒng)、聚焦鏡、探測器依次排列組成，進(jìn)光口1對準(zhǔn)平行光鏡2，平行光鏡2的出光口對準(zhǔn)正交色散系統(tǒng)，正交色散系統(tǒng)的出光口對準(zhǔn)聚焦鏡5，探測器6上的光學(xué)探頭對準(zhǔn)由聚焦鏡5發(fā)射的出光口，組成光路系統(tǒng)。
本實(shí)用新型中，正交色散系統(tǒng)可由平面光柵3、4組成，該兩光柵的色散方向的夾角為α，0＜α≤90°，當(dāng)色散方向相互間垂直時為最佳，如圖1所示，在這種結(jié)構(gòu)中，雙光柵接連的以相互垂直的方向色散入射光。色散的光在中心反射鏡的焦點(diǎn)平面上形成了一個二維的圖像。圖像平面的對角線就是來自雙光柵的主級信號(比如說，第一級)。其他級都處于對角線的兩邊。
本實(shí)用新型中，正交色散系統(tǒng)也可為由平面光柵8和棱鏡7組成的一個部件，平面光柵8與棱鏡7的色散方向的夾角為β，0＜β≤90°，當(dāng)色散方向相互垂直時為最佳，如圖1所示，當(dāng)把這個部件用到光譜儀中時，光柵色散出來的光是水平方向的，而棱鏡色散出的光是垂直方向的。由于棱鏡的色散，光柵的不同衍射級終止在成像平面的不同高度。因?yàn)槔忡R衍射對波長是非線性的，而光柵衍射對波長是幾符線性色散，所以最終主級的圖像不是一條直線。
本實(shí)用新型采用了正交色散系統(tǒng)，使光產(chǎn)生正交色散，即通過兩步色散使得光垂直色散開(或者以0°到90°范圍內(nèi)角度色散)。
本實(shí)用新型中，在水平和垂直兩個方向上限定入口孔徑的大小。差不多像樹洞、一截光纖的末端或者一個正方形的孔就可以了。
本實(shí)用新型中，對于圖1所示的結(jié)構(gòu)，光柵可以采用平面光柵或者平面全息光柵。兩個光柵在凹槽密度(即光柵常數(shù))或大小上可以一致也可以不同；對于圖3所示的結(jié)構(gòu)，在棱鏡的底面可以做成光柵，或者緊挨著棱鏡的底面用另一個單獨(dú)的平面光柵。棱鏡的材料可以為石英、熔融石英、玻璃以及塑料聚合體之一種。
本實(shí)用新型中，反射鏡可以為球面的或橢球面的反射鏡。
本實(shí)用新型中，探測器可以為二維探測器，如CCD，也可以是一個類似于線性CCD、光電二極管陣列或者單點(diǎn)探測器，它的前面有一在聚光鏡的焦平面上自由移動的針孔。
本實(shí)用新型利用了正交光柵色散的方法來達(dá)到減小背景光和高階衍射光對寬帶光譜儀的影響，其構(gòu)思新穎，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖示(雙光柵)。
圖2為棱鏡+光柵正交色散部件圖示。
圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖示(棱鏡+光柵)。
圖中標(biāo)號1為進(jìn)光口，2為平行光鏡，3為平面光柵，4為平面光柵，5為聚焦鏡，6為像平面，7為棱鏡，8為平面光柵。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本實(shí)用新型。
實(shí)施例1，對于如圖1所示的結(jié)構(gòu)，采用一根核心直徑為100μm，0.23數(shù)值口徑的多模光纖末端為進(jìn)光口。平行光鏡為直徑25mm，焦距為54.3mm的凹面鏡，第一面光柵為25mm×25mm，600條/mm的全息光柵，第二面光柵為30mm×30mm，1200條/mm的全息光柵。聚焦鏡為直徑為35mm，焦距為54.3mm的凹面鏡。在像平面上，沿45°對角線放置一個線性電荷耦合探測器(CCD)。當(dāng)由激光激發(fā)的熒光訊號由光纖傳入，第一面光柵對之進(jìn)行垂直方向的色散。第二面光柵對之進(jìn)行水平方向的色散。只有同時為第一面光柵和第二面光柵主級的光會落在CCD探測器上。其余背景光皆被衍射到探測器的兩側(cè)。此一裝置實(shí)現(xiàn)了同時對被分析的光譜進(jìn)行兩級光柵的分光。對背景光的壓制達(dá)到10-6以上。
權(quán)利要求1.一種正交光柵色散光譜儀，其特征在于由進(jìn)光口(1)、平行光鏡(2)、正交色散系統(tǒng)、聚焦鏡(5)、探測器(6)依次排列組成，進(jìn)光口(1)對準(zhǔn)平行光鏡(2)，平行光鏡(2)的出光口對準(zhǔn)正交色散系統(tǒng)，色散系統(tǒng)的出光口對準(zhǔn)聚焦鏡(5)，探測器(6)上的光學(xué)探頭對準(zhǔn)由聚焦鏡(5)發(fā)射的出光口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交光柵色散光譜儀，其特征在于正交色散系統(tǒng)由平面光柵(3)、(4)組成，兩光柵的色散方向的夾角為α，0＜α≤90°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正交光柵色散光譜儀，其特征在于正交色散系統(tǒng)由平面光柵(8)和棱鏡(7)組成為一個部件，平面光柵(8)與棱鏡(7)的色散方向夾角為β，0＜β≤90°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的正交光柵色散光譜儀，其特征在于平面光柵(3)和(4)的色散方向相互垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的正交光柵色散光譜儀，其特征在于平面光柵(8)和(7)的色散方向相互垂直。
專利摘要本實(shí)用新型屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正交光柵色散光譜儀。由進(jìn)光口、平行光鏡、正交色散系統(tǒng)、聚焦鏡、探測器依次排列組成，其中色散系統(tǒng)可以采用兩個色散方向相互垂直的光柵組成，也可以采用色散方向相互垂直的光柵與棱鏡組成。本實(shí)用新型利用了正交光柵色散的方法減小背景光和高階衍射光對寬帶光譜儀的影響，其構(gòu)思新穎，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
文檔編號G01J3/12GK2718538SQ20042002081
公開日2005年8月17日 申請日期2004年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者肖劍鳴 申請人:肖劍鳴