一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構的制作方法
【專利摘要】一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構屬于光譜分析儀器【技術領域】，該光路結構包括：入射狹縫、準直物鏡、平面光柵、會聚物鏡、出射狹縫、轉臺、第一折轉反射鏡和第二折轉反射鏡；入射狹縫發(fā)出的光束，經(jīng)第一折轉反射鏡折轉光路后照射于準直物鏡準直，光束準直之后由平面光柵色散分光，色散光束由會聚物鏡會聚后經(jīng)第二折轉反射鏡折轉光路，聚焦于出射狹縫處，從而獲得準單色光。本發(fā)明系統(tǒng)結構緊湊，體積小，重量輕，加工和裝校簡單。有效壓縮了儀器長度方向的體積，且采用柱面反射鏡作為折轉反射鏡時可有效減小系統(tǒng)象散從而提高儀器出射光譜的能量集中度。系統(tǒng)具有光學特性的對稱從而可有效消除軸外像差提高成像質(zhì)量。
【專利說明】一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于光譜分析儀器【技術領域】，涉及一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構。

【背景技術】
[0002]單色儀是一種用來獲取準單色光的分光儀器，是進行光譜分析和光譜特性測量的基本測試設備，如今廣泛應用于科研、生產(chǎn)和質(zhì)控等領域。隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，小型化、輕量化、便攜化和高分辨率逐漸成為了單色儀發(fā)展的主流趨勢。常規(guī)的單色儀由入射狹縫、準直物鏡、平面光柵、會聚物鏡、出射狹縫和轉臺組成，該結構形式的單色儀為獲得高的光譜分辨率則增加系統(tǒng)準直物鏡和成像物鏡的焦距，然而焦距的增大導致儀器體積增大，重量增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供了一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構，該結構緊湊、體積小、重量輕、光譜分辨率高。
[0004]本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案如下:
[0005]一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構，該光路結構包括:入射狹縫、準直物鏡、平面光柵、會聚物鏡、出射狹縫和轉臺；該光路結構還包括:第一折轉反射鏡和第二折轉反射鏡；入射狹縫發(fā)出的光束，經(jīng)第一折轉反射鏡折轉光路后照射于準直物鏡準直，光束準直之后由平面光柵色散分光，色散光束由會聚物鏡會聚后經(jīng)第二折轉反射鏡折轉光路，聚焦于出射狹縫處，從而獲得準單色光，平面光柵固定在轉臺上，通過轉臺轉動平面光柵使不同波長的單色光在出射狹縫處輸出。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明系統(tǒng)結構緊湊，體積小，重量輕，加工和裝校簡單。折轉反射鏡將光路交錯折疊于儀器內(nèi)部有效壓縮了儀器長度方向的體積，壓縮量相當于儀器寬度值，且采用柱面反射鏡作為折轉反射鏡時可有效減小系統(tǒng)象散從而提高儀器出射光譜的能量集中度。系統(tǒng)具有光學特性的對稱從而可有效消除軸外像差提高成像質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1本發(fā)明一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構的第一光路圖。
[0008]圖2本發(fā)明一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構的第二光路圖。

【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0010]如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構，包括入射狹縫1、第一折轉反射鏡2、準直物鏡3、平面光柵4、會聚物鏡5、第二折轉反射鏡6、出射狹縫7和轉臺8 ;所述準直物鏡3和會聚物鏡5均采用凹球面反射鏡，兩物鏡焦距相等或近似相等；平面光柵4采用反射式光柵；第一折轉反射鏡2和第二折轉反射鏡6用于將光路交錯折疊于儀器內(nèi)部以縮小儀器體積，兩折轉反射鏡即可采用平面反射鏡也可采用柱面反射鏡(可消除系統(tǒng)象散)；轉臺8用于轉動平面光柵4以使不同波長的單色光在出射狹縫處輸出。
[0011 ] 從入射狹縫I發(fā)出的光束經(jīng)第一折轉反射鏡2折轉光路后照射于準直物鏡3，光束準直之后由平面光柵4色散分光，色散光束由會聚物鏡5會聚后經(jīng)第二折轉反射鏡6折轉光路后聚焦于出射狹縫7處，從而獲得準單色光。
[0012]實施實例1:
[0013]本發(fā)明的光路結構中如圖1所示，單色儀工作波段為400?800nm，物方數(shù)值孔徑為0.07 ;準直物鏡3和會聚物鏡5均為球面反射鏡，曲率半徑均為600mm，離軸角分別為7°和5.5°，焦距分別為300mm和296.5mm ;平面光柵4采用光柵常數(shù)為l/1200mm的反射式刻劃光柵；采用柱面反射鏡作為第一折轉反射鏡2消除系統(tǒng)象散時，柱面反射鏡曲率半徑為5400mm，或者采用柱面反射鏡作為第二折轉反射鏡6消除系統(tǒng)象散時，柱面反射鏡曲率半徑為3200mm。
[0014]通過光學設計軟件追跡，本實例構成的一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構的理論分辨率可達0.lnm，光路長寬為194mmX 172mm。
[0015]實施實例2:
[0016]本發(fā)明的光路結構中如圖2所示，單色儀工作波段為400?800nm，物方數(shù)值孔徑為0.07 ;準直物鏡3和會聚物鏡5均為球面反射鏡，曲率半徑均為600mm，離軸角分別為6.5°和8°，焦距分別為300mm和295.2mm;平面光柵4采用光柵常數(shù)為l/1200mm的反射式刻劃光柵；采用柱面反射鏡作為第一折轉反射鏡2消除系統(tǒng)象散時，柱面反射鏡曲率半徑為3300mm，或者采用柱面反射鏡作為第二折轉反射鏡6消除系統(tǒng)象散時，柱面反射鏡曲率半徑為4400mm。
[0017]通過光學設計軟件追跡，本實例構成的一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構的理論分辨率可達0.3nm，光路長寬為194mmX 172mm。
【權利要求】
1.一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構，該光路結構包括:入射狹縫、準直物鏡、平面光柵、會聚物鏡、出射狹縫和轉臺；其特征在于，該光路結構還包括:第一折轉反射鏡和第二折轉反射鏡；所述入射狹縫發(fā)出的光束，經(jīng)第一折轉反射鏡折轉光路后照射于準直物鏡準直，光束準直之后由平面光柵色散分光，色散光束由會聚物鏡會聚后經(jīng)第二折轉反射鏡折轉光路，聚焦于出射狹縫處，從而獲得準單色光，平面光柵固定在轉臺上，通過轉臺轉動平面光柵使不同波長的單色光在出射狹縫處輸出。
2.如權利要求1所述的一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構，其特征在于，所述第一折轉反射鏡和第二折轉反射鏡采用平面反射鏡或者用柱面反射鏡。
3.如權利要求1所述的一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構，其特征在于，所述準直物鏡和會聚物鏡為凹球面反射鏡；兩個物鏡的焦距相等或近似相等。
4.如權利要求1所述的一種交錯折疊式小型高光譜分辨率光柵單色儀的光路結構，其特征在于，所述平面光柵為反射式平面光柵。
【文檔編號】G01J3/02GK104501953SQ201410820496
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月25日 優(yōu)先權日:2014年12月25日
【發(fā)明者】崔繼承, 楊增鵬, 唐玉國, 齊向東, 潘明忠, 孫慈 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所