專利名稱：一種凹面光柵衍射效率測試儀的光路結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光譜技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種凹面光柵衍射效率測試儀的光路結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
光柵是重要的分光元件，而衍射效率是光柵非常重要的技術(shù)性能指標(biāo)，它直接影 響光譜儀器的能量傳輸特性。光柵衍射效率在測量中通常指相對衍射效率，即在給定波長 和衍射級次情況下，探測器接收到的光柵的衍射光通量與一塊具有與光柵相同孔徑的標(biāo)準(zhǔn) 反射鏡的反射光通量之比。同一塊光柵對于某一波長λ的不同衍射級次的衍射效率是不 同的。光柵客戶往往對所需求的光柵提出要求，要求光柵的衍射效率在某一波長λ的第m 級次必須達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)要求，所以光柵的研制和生產(chǎn)單位，對它所研制、生產(chǎn)出的光 柵要進(jìn)行光柵衍射效率的測量。世界上研制或生產(chǎn)光柵的國家，對光柵衍射效率的測量都建立了相應(yīng)的測試方 法，研制出測試儀器，在測試儀器中普遍采用兩臺(tái)單色儀的結(jié)構(gòu)形式，與本發(fā)明最為接近的 已有技術(shù)，是中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所研制開發(fā)的全自動(dòng)平面光柵衍射 效率測試儀的光路結(jié)構(gòu)，如圖1所示。包括光源外光路、前置單色儀、測量單色儀和控制器。 光源外光路包括鎢燈1、氘燈2、聚光鏡3。前置單色儀包括入射狹縫4、凹面準(zhǔn)直鏡5、分光 光柵6、反射聚光鏡7、殼體8。測量單色儀包括入射狹縫9、凹面準(zhǔn)直鏡10、被測平面光柵11 或參考平面反射鏡12、光柵轉(zhuǎn)臺(tái)13、反射聚光鏡14、殼體15、出射狹縫16 ；光電倍增管17、 控制器18。從圖1所示的結(jié)構(gòu)可知，光源外光路和前置單色儀為測量提供單色光，控制器18 控制分光光柵6和被測平面光柵11的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，使兩單色儀輸出同一波長單色光。 光電倍增管17分別接收來自被測平面光柵11的衍射光和參考平面反射鏡12的反射光，并 計(jì)算它們的比值。當(dāng)測量下一波長時(shí)，控制分光光柵6和被測平面光柵11的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，實(shí) 現(xiàn)不同波長衍射效率的測量。該種結(jié)構(gòu)裝置存在的問題該光路結(jié)構(gòu)只適于平面光柵衍射效率的測量，當(dāng)測量 凹面光柵衍射效率時(shí)，不能按照凹面光柵參數(shù)及使用要求進(jìn)行設(shè)置，無法實(shí)現(xiàn)凹面光柵衍 射效率的測量。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于能實(shí)現(xiàn)對凹面光柵衍射效 率的測試，特設(shè)計(jì)一種凹面光柵衍射效率測試儀的光路結(jié)構(gòu)。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種凹面光柵衍射效率測試儀的光路結(jié)構(gòu)。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案如圖2所示，包括光源外光路、前置單色儀、測量單色儀 和控制器；其中，光源外光路包括鎢燈19、氘燈20、聚光鏡21 ；前置單色儀包括入射狹縫 22、凹面準(zhǔn)直鏡23、分光光柵24、反射聚光鏡25、殼體26、光纖入孔27 ；測量單色儀包括光 纖28、光纖出孔29、入射光臂30、光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31、被測凹面光柵32或標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡33、出射光臂34、光電倍增管35、殼體36 ；控制器37。在前置單色儀殼體26外的光源外光路中，聚光鏡21的正下方兩側(cè)分別安置有光 源鎢燈19和氘燈20，該兩個(gè)光源先后發(fā)出的光線經(jīng)過聚光鏡21反射后，在殼體26的入射 狹縫22處聚焦并入射到前置單色儀中；在聚光鏡21和入射狹縫22形成的光路光軸上，在 前置單色儀殼體26內(nèi)安置有凹面準(zhǔn)直鏡23，在凹面準(zhǔn)直鏡23反射平行光束的傳播方向上 放置分光光柵24，在分光光柵24反射光束傳播方向上置有反射聚光鏡25，在反射聚光鏡25 的反射光束打在殼體26上的點(diǎn)處，設(shè)有光纖入孔27，該光纖入孔27在反射聚光鏡25的焦 面上；在測量單色儀殼體36內(nèi)的右部中間位置，裝有光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31，入射光臂30的一端固定 在光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31的底座上，光纖出孔29置于入射光臂30上，并且能沿著入射光臂30來回移 動(dòng)，根據(jù)被測凹面光柵32的使用參數(shù)，光纖出孔29在入射光臂30上的確定位置處固定，光 纖28的一端連接光纖入孔27，光纖28穿過測量單色儀殼體36的另一端與光纖出孔29相 連，光纖出孔29出射光束沿入射光臂30傳播射向光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31，在光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31上放置標(biāo)準(zhǔn) 凹面反射鏡33，出射光臂34能繞著標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡33的中心旋轉(zhuǎn)，沿著標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡 33的反射光束出射方向，將出射光臂34固定，光電倍增管35放置在出射光臂34上，并且能 沿著出射光臂34來回移動(dòng)，根據(jù)被測凹面光柵32的使用參數(shù)，將光電倍增管35在出射光 臂34上的確定位置處固定，在光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31上放置標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡33的位置上，在需要置 換被測凹面光柵32時(shí)，被測凹面光柵32就放置在光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31上放置標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡33 的位置上。工作原理說明首先需要準(zhǔn)備與被測凹面光柵相同尺寸的凹面反射鏡作為標(biāo)準(zhǔn)凹 面反射鏡，將標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡33放到光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31的上面，根據(jù)測量波長調(diào)整聚光鏡21，使 得鎢燈19或者氘燈20發(fā)出的光成像在前置單色儀的入射狹縫22處；透過入射狹縫22，入 射光線照射到凹面準(zhǔn)直鏡23上形成平行光，平行光線經(jīng)過分光光柵24衍射后，改變傳播方 向照射到反射聚光鏡25上，經(jīng)反射聚光鏡25聚焦到光纖入孔27上，光束沿光纖28傳播， 由光纖出孔29射出，根據(jù)被測凹面光柵的使用要求及規(guī)格，將光纖出孔29置于入射光臂30 上的確定位置，光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31在控制器37控制下能在方位、俯仰、滾轉(zhuǎn)三個(gè)自由度作精確調(diào) 整，同樣，將光電倍增管35按照使用要求在出射光臂34上的確定位置固定，由光纖出孔29 射出的光束經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡33的反射，由光電倍增管35接收，通過讀取并記錄光電倍增 管35的示數(shù)獲得標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡的反射光通量；然后將被測凹面光柵32和標(biāo)準(zhǔn)凹面反射 鏡33置換，將被測凹面光柵32放置到光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31上同一位置處，其他部件保持不動(dòng)，由光 纖出孔29發(fā)出的光照射在被測凹面光柵32表面上，啟動(dòng)控制器37重新調(diào)整光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31， 使被測凹面光柵32轉(zhuǎn)動(dòng)到測量波長的對應(yīng)位置，讀取并記錄光電倍增管35的示數(shù)獲得被 測凹面光柵32的衍射光通量；將衍射光通量與標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡33的反射光通量相除，即得 到被測凹面光柵32在此測量波長下的衍射效率。本發(fā)明的積極效果實(shí)現(xiàn)了對凹面光柵衍射效率的測試。前置單色儀通過光纖將 測試用單色光導(dǎo)入測量單色儀，在測量單色儀中入射光臂固定，出射光臂能繞光柵中心旋 轉(zhuǎn)；光纖出孔安裝在入射光臂上，并能沿著光臂移動(dòng)；光電倍增管安裝在出射光臂上，也能 沿著光臂移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對不同尺寸、不同規(guī)格凹面光柵衍射效率的測量。


圖1是已有技術(shù)的光路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明按圖2所示結(jié)構(gòu)實(shí)施，其中，鎢燈19采用飛利浦10W、6V，6605型鎢燈。氘 燈20采用北京曙光明DL2. 5型氘燈。聚光鏡21、凹面準(zhǔn)直鏡23、反射聚光鏡25的基底材 質(zhì)均采用K9光學(xué)玻璃，表面鍍鋁，焦距f = 100mm.。入射狹縫22的材質(zhì)采用45#鋼片，狹 縫寬度可調(diào)范圍在0. 1 2mm.，高度為5mm。分光光柵24采用1200線/毫米的平面光柵。 光纖28由南京春輝公司生產(chǎn)，型號為FSI-UV。前置單色儀殼體26、測量單色儀殼體36的 材質(zhì)均采用鋁，厚度為6mm壓制而成。入射光臂30、出射光臂34、光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31的材質(zhì)均采 用鋁，光柵轉(zhuǎn)臺(tái)31的尺寸應(yīng)大于標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡33和被測凹面光柵32的尺寸。被測凹面 光柵32為任意刻線數(shù)的反射光柵。標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡33的基底材質(zhì)采用K9光學(xué)玻璃，表面 鍍鋁。光電倍增管35采用浙大濱松公司生產(chǎn)的R4632型光電倍增管。
權(quán)利要求
一種凹面光柵衍射效率測試儀的光路結(jié)構(gòu)，包括光源外光路、前置單色儀、測量單色儀和控制器(37)；所述的光源外光路包括鎢燈(19)、氘燈(20)、聚光鏡(21)；所述的前置單色儀包括入射狹縫(22)、凹面準(zhǔn)直鏡(23)、分光光柵(24)、反射聚光鏡(25)、殼體(26)；所述的測量單色儀包括光柵轉(zhuǎn)臺(tái)(31)、殼體(36)；其特征在于還包括前置單色儀中的光纖入孔(27)，測量單色儀中的光纖(28)、光纖出孔(29)、入射光臂(30)、被測凹面光柵(32)或標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡(33)、出射光臂(34)、光電倍增管(35)；在前置單色儀殼體(26)外的光源外光路中，聚光鏡(21)的正下方兩側(cè)分別安置有光源鎢燈(19)和氘燈(20)，該兩個(gè)光源先后發(fā)出的光線經(jīng)過聚光鏡(21)反射后，在殼體(26)的入射狹縫(22)處聚焦并入射到前置單色儀中；在聚光鏡(21)和入射狹縫(22)形成的光路光軸上，在前置單色儀殼體(26)內(nèi)安置有凹面準(zhǔn)直鏡(23)，在凹面準(zhǔn)直鏡(23)反射平行光束的傳播方向上放置分光光柵(24)，在分光光柵(24)反射光束傳播方向上置有反射聚光鏡(25)，在反射聚光鏡(25)的反射光束打在殼體(26)上的點(diǎn)處，設(shè)有光纖入孔(27)，該光纖入孔(27)在反射聚光鏡(25)的焦面上；在測量單色儀殼體(36)內(nèi)的右部中間位置，裝有光柵轉(zhuǎn)臺(tái)(31)，入射光臂(30)的一端固定在光柵轉(zhuǎn)臺(tái)(31)的底座上，光纖出孔(29)置于入射光臂(30)上，并且能沿著入射光臂(30)來回移動(dòng)，根據(jù)被測凹面光柵(32)的使用參數(shù)，光纖出孔(29)在入射光臂(30)上的確定位置處固定，光纖(28)的一端連接光纖入孔(27)，光纖(28)穿過測量單色儀殼體(36)的另一端與光纖出孔(29)相連，光纖出孔(29)出射光束沿入射光臂(30)傳播射向光柵轉(zhuǎn)臺(tái)(31)，在光柵轉(zhuǎn)臺(tái)(31)上放置標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡(33)，出射光臂(34)能繞著標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡(33)的中心旋轉(zhuǎn)，沿著標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡(33)的反射光束出射方向，將出射光臂(34)固定，光電倍增管(35)放置在出射光臂(34)上，并且能沿著出射光臂(34)來回移動(dòng)，根據(jù)被測凹面光柵(32)的使用參數(shù)，將光電倍增管(35)在出射光臂(34)上的確定位置處固定，在光柵轉(zhuǎn)臺(tái)(31)上放置標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡(33)的位置上，在需要置換被測凹面光柵(32)時(shí)，被測凹面光柵(32)就放置在光柵轉(zhuǎn)臺(tái)(31)上放置標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡(33)的位置上。
全文摘要
一種凹面光柵衍射效率測試儀的光路結(jié)構(gòu)，屬于光譜技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種凹面光柵衍射效率測試儀。要解決的技術(shù)問題是提供一種凹面光柵衍射效率測試的光路結(jié)構(gòu)。解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是包括光源外光路、前置單色儀、測量單色儀和控制器。在前置單色儀的殼體外側(cè)，光源外光路的光經(jīng)聚光鏡反射，在入射狹縫處聚焦并入射到前置單色儀中，出射光線通過光纖傳入測量單色儀內(nèi)，測量單色儀主要由入射光臂、出射光臂、光柵轉(zhuǎn)臺(tái)和光電倍增管組成，標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡和被測凹面光柵先后放在光柵轉(zhuǎn)臺(tái)上進(jìn)行測量，由光電倍增管先后接收標(biāo)準(zhǔn)凹面反射鏡的反射光通量和被測凹面光柵的衍射光通量，以此完成凹面光柵的衍射效率測量。該光路結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用。
文檔編號G01M11/02GK101995327SQ20101027733
公開日2011年3月30日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者于宏柱, 吳娜, 唐玉國, 寇婕婷, 巴音賀希格, 朱文煜, 齊向東 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所