消雜光能力穩(wěn)定的雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】消雜光能力穩(wěn)定的雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，屬于光柵分光【技術(shù)領(lǐng)域】，為解決現(xiàn)有光柵分光儀外殼封裝存在的問題，本發(fā)明第一反射鏡和刻線光柵、第二反射鏡、第三反射鏡和刻線光柵、第四反射鏡分別封裝于寬波段粗略吸收腔、寬波段精細(xì)吸收腔、窄波段粗略吸收腔及窄波段精細(xì)吸收腔中；第一平行光闌置于寬波段粗略吸收腔和寬波段精細(xì)吸收腔分隔板的相交處，第一會(huì)聚光闌置于波段精細(xì)吸收腔和窄波段粗略吸收腔分隔板的相交處，第二平行光闌置于窄波段粗略吸收腔和窄波段精細(xì)吸收腔分隔板的相交處，第二會(huì)聚光闌置于窄波段精細(xì)吸收腔的光路最終岀射處，消光陷阱安裝在雙光柵分光系統(tǒng)的一次和二次散射面上；各腔體內(nèi)表面以及消光陷阱內(nèi)外表面均涂有黑涂料。
【專利說明】消雜光能力穩(wěn)定的雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及消雜光能力穩(wěn)定的雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，屬于光柵分光【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天技術(shù)的迅速發(fā)展，高分辨率的單色儀和光譜儀其靈敏度都有了大幅度提高，它們對(duì)系統(tǒng)的雜散光抑制水平就提出了更高的要求。雜散光的危害性在于降低像面的對(duì)比度和調(diào)制傳遞函數(shù)值，能量分布混亂甚至形成雜散光斑點(diǎn)，降低目標(biāo)信號(hào)的信噪比，影響測量精度。
[0003]現(xiàn)有高精度的單色儀大多采用雙光柵四反射鏡系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該結(jié)構(gòu)理論光譜分辨率很高，其雜散光主要來源是透射光學(xué)表面和封裝殼體內(nèi)壁等非光學(xué)表面的多次反射和散射。由于單色儀自身的體積結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，決定了其內(nèi)部不能加裝一般成像系統(tǒng)的光闌，需要設(shè)計(jì)特殊的光闌及封裝結(jié)構(gòu)來適應(yīng)需求。單色儀主要靠封裝內(nèi)壁吸收雜散光的能量，尤其在空間環(huán)境使用時(shí)，對(duì)于雜散光水平的要求非常高。
[0004]如圖1所示，現(xiàn)有根據(jù)雙光柵四反射鏡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的封裝結(jié)構(gòu)外殼，第一反射鏡11、刻線光柵12和第二反射鏡13封裝于第一腔體2-1中,第三反射鏡14、刻線光柵15和第四反射鏡16封裝于第二腔體2-2中；其內(nèi)部沒有其它特殊設(shè)計(jì)，消光水平有限，在黑涂料吸收率衰減嚴(yán)重的情況下，直接導(dǎo)致儀器雜散光抑制水平會(huì)不斷下降，影響測量精度。因此亟需設(shè)計(jì)可以在空間環(huán)境配合穩(wěn)定吸收率涂料使用，能夠達(dá)到低雜散光水平的封裝結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有光柵分光儀外殼封裝結(jié)構(gòu)的消光能力隨黑涂料吸收率衰減程度下降較大的問題，提供了一種消雜光能力穩(wěn)定的雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)。
[0006]消雜光能力穩(wěn)定的雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，包括寬波段粗略吸收腔、寬波段精細(xì)吸收腔、窄波段粗略吸收腔、窄波段精細(xì)吸收腔、第一平行光闌、第一會(huì)聚光闌、第二平行光闌、第二會(huì)聚光闌、錐形消光陷阱和黑涂料；第一反射鏡和刻線光柵封裝于寬波段粗略吸收腔中；第二反射鏡封裝于寬波段精細(xì)吸收腔中；第三反射鏡和刻線光柵封裝于窄波段粗略吸收腔中；第四反射鏡封裝于窄波段精細(xì)吸收腔中；將第一平行光闌置于光路與寬波段粗略吸收腔和寬波段精細(xì)吸收腔分隔板的相交處，第一平行光闌應(yīng)沿著光路傾斜擺放；將第一會(huì)聚光闌置于光路與寬波段精細(xì)吸收腔和窄波段粗略吸收腔分隔板的相交處，第一會(huì)聚光闌狹縫應(yīng)沿著光路傾斜擺放；將第二平行光闌置于光路與窄波段粗略吸收腔和窄波段精細(xì)吸收腔分隔板的相交處，第二平行光闌應(yīng)沿著光路傾斜擺放；將第二會(huì)聚光闌狹縫置于窄波段精細(xì)吸收腔的光路最終出射處，第二會(huì)聚光闌狹縫應(yīng)沿著光路水平擺放；消光陷阱安裝在雙光柵分光系統(tǒng)的一次散射面和二次散射面上；各腔體內(nèi)表面以及消光陷阱內(nèi)外表面均涂有吸收率穩(wěn)定的黑涂料。
[0007]所述的錐形消光陷阱采用平頂圓錐、尖圓錐中空結(jié)構(gòu)，錐角30度。[0008]所述黑涂料具有吸收穩(wěn)定性。
[0009]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明所述的封裝結(jié)構(gòu)，可以配合大多數(shù)雙光柵分光系統(tǒng)使用，其采用的多光闌多腔體的設(shè)計(jì)，有效的抑制了雜散光水平；當(dāng)分光系統(tǒng)對(duì)寬譜段復(fù)色光分光時(shí)，只有在所需波長附近的少量雜光會(huì)和其一起通過第一平行光闌5，其余的大部分光線將在寬波段粗略吸收腔I和第一平行光闌5之內(nèi)不斷反射散射；消光陷阱9設(shè)計(jì)在內(nèi)壁表面的一次散射面上和二次散射面上，可以大幅增加光線的反射次數(shù)，提高吸收能力，使得其對(duì)黑涂料10吸收率的變化不敏感，有助于選擇穩(wěn)定性更好的黑涂料10，最終使其能量消耗殆盡；通過第一平行光闌5進(jìn)入寬波段精細(xì)吸收腔2的光線將會(huì)被聚光，經(jīng)過如上所述的腔內(nèi)吸收系統(tǒng)，最終經(jīng)過設(shè)計(jì)在聚光鏡焦點(diǎn)處的第一會(huì)聚光闌狹縫6的光線的雜散光水平將大幅降低；由于雙光柵系統(tǒng)的對(duì)稱性，再經(jīng)過一遍如上所述的消光結(jié)構(gòu)，最終出射的單色光的純度會(huì)非常高。本發(fā)明的消雜光結(jié)構(gòu)封裝結(jié)構(gòu)能夠在外空間等特殊環(huán)境下獲得穩(wěn)定的雜散光消除效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1:現(xiàn)有雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2:本發(fā)明消雜光能力穩(wěn)定的雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3:本發(fā)明所述錐形消光陷阱結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1、寬波段粗略吸收腔，2、寬波段精細(xì)吸收腔，3、窄波段粗略吸收腔，4、窄波段精細(xì)吸收腔，5、第一平行光闌，6、第一會(huì)聚光闌，7、第二平行光闌，8、第二會(huì)聚光闌，9、錐形消光陷阱，10、黑涂料(吸收率穩(wěn)定)，11、第一反射鏡，12、刻線光柵，13、第二反射鏡，14、第三反射鏡、15、刻線光柵，16、第四反射鏡，17、18、19、一次散射面，20、二次散射面。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本說明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0015]消雜光能力穩(wěn)定的雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，包括寬波段粗略吸收腔1、寬波段精細(xì)吸收腔2、窄波段粗略吸收腔3、窄波段精細(xì)吸收腔4、平行光闌5、會(huì)聚光闌狹縫6、平行光闌7、會(huì)聚光闌狹縫8、錐形消光陷阱9和吸收率穩(wěn)定的黑涂料10。
[0016]如圖2所示，對(duì)于四鏡片雙光柵分光結(jié)構(gòu)，將其各光學(xué)器件隔離封裝在四個(gè)腔體中，具體分布如下:第一反射鏡11和刻線光柵12封裝于寬波段粗略吸收腔I中；第二反射鏡13封裝于寬波段精細(xì)吸收腔2中；第三反射鏡14和刻線光柵15封裝于窄波段粗略吸收腔3中；第四反射鏡16封裝于窄波段精細(xì)吸收腔4中。若將寬波段粗略吸收腔I和寬波段精細(xì)吸收腔2結(jié)合在一起看成一個(gè)大腔體，則整體封裝結(jié)構(gòu)可看成是由兩個(gè)這種大腔體的錯(cuò)位組合，便于加工裝調(diào)。
[0017]根據(jù)光路經(jīng)過四個(gè)腔體的先后關(guān)系，在腔體間連接處設(shè)置與該處光束特征相對(duì)應(yīng)的光闌，進(jìn)行消雜散光處理，因此選擇適用平行光消光的第一平行光闌5和第二平行光闌
7,選擇適合會(huì)聚光消光的第一會(huì)聚光闌6和第二會(huì)聚光闌8。將第一平行光闌5置于光路與寬波段粗略吸收腔I和寬波段精細(xì)吸收腔2分隔板的相交處，第一平行光闌5應(yīng)沿著光路傾斜擺放；將第一會(huì)聚光闌6置于光路與寬波段精細(xì)吸收腔2和窄波段粗略吸收腔3分隔板的相交處，第一會(huì)聚光闌狹縫6應(yīng)沿著光路傾斜擺放；將第二平行光闌7置于光路與窄波段粗略吸收腔3和窄波段精細(xì)吸收腔4分隔板的相交處，第二平行光闌7應(yīng)沿著光路傾斜擺放；將第二會(huì)聚光闌狹縫8置于窄波段精細(xì)吸收腔4的光路最終出射處，第二會(huì)聚光闌狹縫8應(yīng)沿著光路水平擺放。
[0018]如圖3所示，消光陷阱9的結(jié)構(gòu)是在平頂圓錐內(nèi)部挖一個(gè)尖圓錐的空腔構(gòu)成，錐角30°，尺寸應(yīng)配合整體結(jié)構(gòu)的尺寸大小要求等比例放大縮小制造。消光陷阱9安裝在雙光柵分光系統(tǒng)的一次散射面17、18、19和二次散射面20上，可以大幅增加光線的反射次數(shù)，提高雜散光吸收能力。
[0019]對(duì)以上各腔體內(nèi)表面以及消光陷阱9內(nèi)外表面進(jìn)行涂黑處理，應(yīng)選擇吸收率不高但穩(wěn)定性強(qiáng)的黑涂料10，這樣更有助于應(yīng)用在外空間等條件要求苛刻的領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.消雜光能力穩(wěn)定的雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，其特征是，包括寬波段粗略吸收腔(I)、寬波段精細(xì)吸收腔(2)、窄波段粗略吸收腔(3)、窄波段精細(xì)吸收腔(4)、第一平行光闌(5)、第一會(huì)聚光闌狹縫(6)、第二平行光闌(7)、第二會(huì)聚光闌狹縫(8)、錐形消光陷阱(9)和黑涂料(10);第一反射鏡(11)和刻線光柵(12)封裝于寬波段粗略吸收腔(I)中；第二反射鏡(13)封裝于寬波段精細(xì)吸收腔(2)中；第三反射鏡(14)和刻線光柵(15)封裝于窄波段粗略吸收腔(3)中；第四反射鏡(16)封裝于窄波段精細(xì)吸收腔(4)中；將第一平行光闌(5)置于光路與寬波段粗略吸收腔(I)和寬波段精細(xì)吸收腔(2)分隔板的相交處，第一平行光闌(5)應(yīng)沿著光路傾斜擺放；將第一會(huì)聚光闌(6)置于光路與寬波段精細(xì)吸收腔(2)和窄波段粗略吸收腔(3)分隔板的相交處，第一會(huì)聚光闌狹縫(6)應(yīng)沿著光路傾斜擺放；將第二平行光闌(7)置于光路與窄波段粗略吸收腔(3)和窄波段精細(xì)吸收腔(4)分隔板的相交處，第二平行光闌(7)應(yīng)沿著光路傾斜擺放；將第二會(huì)聚光闌狹縫(8)置于窄波段精細(xì)吸收腔(4)的光路最終出射處，第二會(huì)聚光闌狹縫(8)應(yīng)沿著光路水平擺放；消光陷阱(9)安裝在雙光柵分光系統(tǒng)的一次散射面(17)、( 18)、( 19)和二次散射面(20)上；各腔體內(nèi)表面以及消光陷阱(9)內(nèi)外表面均涂有黑涂料(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消雜光能力穩(wěn)定的雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，所述的錐形消光陷阱(9)采用平頂圓錐、尖圓錐中空結(jié)構(gòu)，錐角30度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消雜光能力穩(wěn)定的雙光柵分光系統(tǒng)封裝結(jié)構(gòu)，所述黑涂料(10)具有吸收穩(wěn)定性。
【文檔編號(hào)】G01J3/18GK103487144SQ201310384789
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】王玉鵬, 趙維寧, 姜明, 王凱 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所