本發(fā)明涉及一種光柵光譜儀可變分辨帶寬實(shí)現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前，光纖通信技術(shù)由于具有傳輸容量大、傳輸速率高、抗電磁干擾、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療和科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。光柵旋轉(zhuǎn)型光譜分析儀是光纖通信系統(tǒng)中最通用的光頻率域測(cè)量?jī)x器，光譜分辨帶寬是光柵旋轉(zhuǎn)型光譜分析儀核心技術(shù)指標(biāo)之一，狹縫是光柵分光單元的重要組成部分，其是由一對(duì)刀口在光通路上形成的縫隙，狹縫的寬度直接影響光譜分析儀的光譜分辨帶寬指標(biāo)。光譜分辨帶寬δλ與狹縫像的空間寬度δl的關(guān)系為：

其中dl/dλ為光柵的線色散率，由下式?jīng)Q定：

式中，m為光譜級(jí)次，f2為聚焦系統(tǒng)的焦距，β為衍射角，d為光柵常數(shù)，σ為焦面相對(duì)垂直平面的傾角。

在近場(chǎng)和像差矯正較好的條件下，取σ＝0，將式(2)帶入式(1)中有：

狹縫像的寬度是狹縫像的幾何寬度a1′和衍射寬度a′2的和，其中：

式中，f1為準(zhǔn)直系統(tǒng)的焦距，a1為狹縫寬度，α為入射角，λ為入射光波長(zhǎng)，d為光柵的尺度。由于衍射寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于狹縫像的幾何寬度，取a′2≈0，則狹縫像的寬度a′為：

a′＝a1′+a′2≈a1′＝δl(6)

帶入式(3)有：

可見(jiàn)，對(duì)于衍射光柵和系統(tǒng)焦距確定的光譜分析儀，其光譜分辨帶寬主要是由分光單元中的狹縫寬度所決定的。另外，狹縫的寬窄也控制著分光系統(tǒng)中有效光強(qiáng)度的大小，狹縫寬度越窄，意味著到達(dá)探測(cè)器的光強(qiáng)度越弱，同時(shí)，進(jìn)入探測(cè)器的雜散光也越少，對(duì)于要求光譜分辨帶寬可變的光譜分析儀，要求狹縫寬度必須是可變的，因此，解決高分辨帶寬與弱光強(qiáng)度之間的矛盾，合理的選擇狹縫寬度至關(guān)重要。

目前，能夠?qū)崿F(xiàn)可變狹縫的主要方法有兩種。一種是單邊非對(duì)稱(chēng)寬度調(diào)節(jié)，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。某一邊刀口固定，另外一邊刀口采用直線步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)狹縫的兩個(gè)刀片橫向分離運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)狹縫寬度可變，使用固定在步進(jìn)電機(jī)軸上的編碼器配合光電耦合器進(jìn)行位置細(xì)分和初始位置定位，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)接收編碼盤(pán)上的位置信息，傳輸給反饋控制電路，反饋控制電路將當(dāng)前位置和目標(biāo)位置做比較，比較差值作為反饋信息傳輸給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路從而調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，形成閉環(huán)控制。該方法能夠?qū)崿F(xiàn)狹縫寬度的連續(xù)可調(diào)，其調(diào)節(jié)精度主要取決于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的加工精度、步進(jìn)電機(jī)和編碼盤(pán)的分辨率，因此為達(dá)到較高的寬度調(diào)節(jié)精度和重復(fù)性，必須具有復(fù)雜的傳動(dòng)控制結(jié)構(gòu)和高精度的電機(jī)及編碼器，調(diào)試難度較大且系統(tǒng)的成本較高；另外，單邊可調(diào)調(diào)節(jié)范圍有限，因?yàn)檎{(diào)節(jié)過(guò)程中無(wú)法保證譜線的中心位置對(duì)稱(chēng)性，對(duì)后端探測(cè)成像系統(tǒng)也提出較高要求。另外一種是雙邊對(duì)稱(chēng)寬度調(diào)節(jié)，其基本結(jié)構(gòu)如圖2所示，和第一種方法不同的是，該方法無(wú)固定刀口，調(diào)節(jié)時(shí)左右兩邊刀口對(duì)稱(chēng)移動(dòng)，并且左右步進(jìn)電機(jī)共用一套電機(jī)驅(qū)動(dòng)和反饋控制電路，這樣保證左右刀口移動(dòng)的誤差也具有對(duì)稱(chēng)性。但為保證在開(kāi)啟范圍內(nèi)平穩(wěn)的來(lái)回調(diào)節(jié)，從而保證兩刀口的平行度，調(diào)節(jié)狹縫左右刀片橫向距離的兩套啟停傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都要有較高的精度，從而提高了整套系統(tǒng)的成本。

因此，現(xiàn)有技術(shù)目前存在如下幾個(gè)方面的缺點(diǎn)：

現(xiàn)有方法裝置采用直線步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)刀口移動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)狹縫寬度調(diào)節(jié)，為保證在開(kāi)啟范圍內(nèi)能平穩(wěn)來(lái)回調(diào)節(jié)，要求步進(jìn)電機(jī)和編碼盤(pán)精度較高，一方面增加了研制和維修成本，另一方面增加了伺服驅(qū)動(dòng)控制電路的研制難度。

現(xiàn)有方法裝置在重復(fù)設(shè)定同一狹縫寬度時(shí)，其寬度的重復(fù)精度很難保證，實(shí)際使用中為保證重復(fù)精度，需要設(shè)計(jì)并加工高精度復(fù)雜的傳動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，并且每次使用均需要先調(diào)零，因此裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，調(diào)試難度大。

綜上，光譜分辨帶寬是光柵旋轉(zhuǎn)型光譜分析儀核心技術(shù)指標(biāo)之一，分光系統(tǒng)中狹縫的寬度、光柵的光柵常數(shù)和系統(tǒng)的焦距是決定光譜分辨帶寬的主要因素，對(duì)于衍射光柵和系統(tǒng)焦距確定的光譜分析儀，其光譜分辨帶寬主要是由狹縫寬度所決定的。如果光譜分析儀要求光譜分辨帶寬能根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，則需要狹縫寬度可變。而目前常用的實(shí)現(xiàn)可變狹縫寬度的方法是采用電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行單邊非對(duì)稱(chēng)或雙邊對(duì)稱(chēng)調(diào)節(jié)狹縫左右刀片的橫向距離，推動(dòng)狹縫的兩個(gè)刀片橫向分離運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)狹縫寬度可變，但該方法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高且調(diào)試難度大，對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的加工精度、控制精度和運(yùn)動(dòng)線性度及電機(jī)的分辨率要求較高，同時(shí)，同一狹縫寬度反復(fù)設(shè)定時(shí)，其寬度的重復(fù)精度很難保證。

針對(duì)上述問(wèn)題，亟需研究一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制難度小，調(diào)試簡(jiǎn)單，成本低且重復(fù)性好的可變狹縫裝置及調(diào)試方法用于光柵旋轉(zhuǎn)型光譜分析儀的研制開(kāi)發(fā)及性能提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題，提出了一種光柵光譜儀可變分辨帶寬實(shí)現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)及方法，本發(fā)明具有可以實(shí)現(xiàn)光譜分辨帶寬的調(diào)節(jié)和雜散光的抑制，且調(diào)試更加簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種光柵光譜儀可變分辨帶寬實(shí)現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)，包括中間狹縫組和出射狹縫組，中間狹縫組和出射狹縫組分別設(shè)置狹縫寬度，入射光經(jīng)過(guò)中間狹縫組過(guò)濾后進(jìn)入分光系統(tǒng)進(jìn)行分光，分選得到的光經(jīng)過(guò)反射聚焦系統(tǒng)聚焦后進(jìn)入出射狹縫組，出射狹縫組的出射光進(jìn)入聚焦探測(cè)系統(tǒng)；

實(shí)時(shí)對(duì)中間及出射狹縫組的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)計(jì)數(shù)，并以此作為反饋，閉環(huán)控制驅(qū)動(dòng)中間狹縫組和出射狹縫組，通過(guò)調(diào)節(jié)中間狹縫組的狹縫寬度從而阻擋雜散光進(jìn)入，通過(guò)調(diào)節(jié)出射狹縫組的狹縫寬度以改變光譜分辨帶寬和進(jìn)入聚焦探測(cè)系統(tǒng)的光能量，以實(shí)現(xiàn)光譜分辨帶寬的調(diào)節(jié)和雜散光的抑制。

進(jìn)一步的，所述中間狹縫組包括步進(jìn)電機(jī)、狹縫盤(pán)和光電耦合器，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸帶動(dòng)狹縫盤(pán)旋轉(zhuǎn)，狹縫盤(pán)一側(cè)設(shè)置有光電耦合器以采集狹縫盤(pán)的零點(diǎn)位置。

進(jìn)一步的，所述出射狹縫組包括步進(jìn)電機(jī)、狹縫盤(pán)和光電耦合器，所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸帶動(dòng)狹縫盤(pán)旋轉(zhuǎn)，狹縫盤(pán)一側(cè)設(shè)置有光電耦合器以采集狹縫盤(pán)的零點(diǎn)位置。

進(jìn)一步的，所述中間狹縫組或/和出射狹縫組的狹縫盤(pán)圓周均勻分布有不同寬度的狹縫，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)狹縫盤(pán)實(shí)現(xiàn)不同寬度的狹縫進(jìn)入主光路，從而間接實(shí)現(xiàn)狹縫寬度的改變。

進(jìn)一步的，所述狹縫盤(pán)上下兩側(cè)設(shè)置有狹縫盤(pán)壓板，通過(guò)壓套將狹縫盤(pán)壓板與狹縫盤(pán)壓緊固定在步進(jìn)電機(jī)的輸出軸軸套上。

進(jìn)一步的，每條狹縫的長(zhǎng)度相同，寬度不同，狹縫的刀口平行，所有狹縫分布在內(nèi)圓周上，每條狹縫中心直線距離相同，狹縫寬度非連續(xù)變化，以滿足設(shè)置不同光譜分辨帶寬的需要。

進(jìn)一步的，所述狹縫盤(pán)的正下方有一個(gè)零位豁口，其作用是定義物理零位，當(dāng)該豁口轉(zhuǎn)動(dòng)到光電耦合器位置處，光電耦合器產(chǎn)生通斷信號(hào)發(fā)送給倍頻計(jì)數(shù)電路，從而為倍頻計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)值提供零點(diǎn)位置。

進(jìn)一步的，所述狹縫盤(pán)右下方一定角度處有一個(gè)方孔，其尺寸較大，作用是調(diào)試狹縫位置時(shí)能夠盡快出光，快速定位。

進(jìn)一步的，所述中間狹縫組的狹縫盤(pán)上的狹縫寬度盡量窄，以盡可能多的阻擋雜散光進(jìn)入分光系統(tǒng)。

進(jìn)一步的，所述閉環(huán)控制通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所述控制系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、倍頻計(jì)數(shù)電路和光電耦合器控制電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)中間狹縫組和出射狹縫組的步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度由倍頻計(jì)數(shù)電路得出并反饋給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行調(diào)節(jié)，光電耦合器控制電路控制光電耦合器的通斷并將光電耦合器的輸出信號(hào)傳輸給倍頻計(jì)數(shù)電路，從而為倍頻計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)值提供零點(diǎn)位置。

基于上述系統(tǒng)的調(diào)試方法，包括以下步驟：

(1)對(duì)中間狹縫組和出射狹縫組進(jìn)行狹縫的整體偏移，即調(diào)整狹縫盤(pán)的零點(diǎn)位置，從狹縫盤(pán)的最大狹縫處，逐步增加狹縫盤(pán)的整體偏移量，轉(zhuǎn)動(dòng)并記錄每一次光譜曲線和峰值電平值，取中間值作為偏移結(jié)果；

(2)根據(jù)要求的不同分辨帶寬進(jìn)行粗調(diào)，即選擇合適的狹縫號(hào)，直到測(cè)量值和設(shè)定的光譜分辨帶寬值最為接近；

(3)根據(jù)確定的狹縫進(jìn)行細(xì)調(diào)，調(diào)節(jié)出射狹縫的縫距，將半高寬值最接近設(shè)定的光譜分辨帶寬值所對(duì)應(yīng)的縫距作為最終調(diào)節(jié)值。

所述步驟(1)的具體過(guò)程為，接入標(biāo)準(zhǔn)光源，將中間及出射狹縫盤(pán)都轉(zhuǎn)動(dòng)到最大狹縫位置處；然后調(diào)節(jié)中間狹縫盤(pán)，逐步增加中間狹縫盤(pán)的整體偏移量，每增加一步測(cè)量一次光譜曲線，并記錄峰值電平值，直到峰值波長(zhǎng)明顯下降；最后在初始值基礎(chǔ)上逐步減小整體偏移量，每減小一步測(cè)量一次光譜曲線，記錄峰值電平值，直到峰值波長(zhǎng)明顯下降，得到峰值電平幾乎相等的一組偏移量；最終選擇該組的中間值作為最終的偏移量結(jié)果，調(diào)試完成后繼續(xù)調(diào)節(jié)出射狹縫盤(pán)，調(diào)試步驟同中間狹縫盤(pán)。

所述步驟(2)的具體過(guò)程為，依次對(duì)狹縫盤(pán)的每條狹縫編號(hào)，保持中間狹縫盤(pán)在寬度最大的狹縫對(duì)應(yīng)的狹縫號(hào)位置處，接入標(biāo)準(zhǔn)光源，使用光譜分析儀測(cè)量該光源的半高寬值來(lái)代表分辨帶寬；使出射狹縫盤(pán)的不同的狹縫進(jìn)入主光路，測(cè)量該光源的半高寬值，直到測(cè)量值和設(shè)定的光譜分辨帶寬值最為接近；保持出射狹縫縫號(hào)，逐個(gè)減小中間狹縫縫號(hào)，每減小一次測(cè)量一次光譜曲線，記錄峰值電平值，直到使用下一個(gè)縫號(hào)時(shí)，峰值電平值出現(xiàn)下降，并且下降值超出指標(biāo)范圍停止調(diào)試；記錄這時(shí)的中間及出射狹縫縫號(hào)作為最終的選擇值。

所述步驟(3)的具體過(guò)程為，選定合適的縫號(hào)后，如果測(cè)量的光源半高寬值和設(shè)定的光譜分辨帶寬值差值仍超出指標(biāo)要求范圍，則還需要調(diào)節(jié)出射縫號(hào)的縫距，接入標(biāo)準(zhǔn)光源，逐步增加該縫號(hào)的偏移量，測(cè)量并記錄測(cè)量的光源半高寬值和峰值電平值，直到峰值電平值出現(xiàn)下降，并且下降值超出指標(biāo)范圍；然后在初始值的基礎(chǔ)上逐步減小該縫號(hào)的偏移量，仍然記錄測(cè)量的半高寬值和峰值電平值，直到峰值電平值出現(xiàn)下降，并且下降值超出指標(biāo)范圍；最后選擇半高寬值最接近設(shè)定的光譜分辨帶寬值所對(duì)應(yīng)的縫距作為最終調(diào)節(jié)值。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明選用雙狹縫組代替推動(dòng)狹縫的兩個(gè)刀片橫向分離運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)狹縫寬度可變，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)；

(2)本發(fā)明設(shè)計(jì)具有多種不同寬度狹縫的雙狹縫盤(pán)，即完全可以滿足光譜分辨帶寬調(diào)節(jié)的需求，又可以極大的抑制光噪聲水平；

(3)本發(fā)明的狹縫盤(pán)不需要十分精確的調(diào)節(jié)到每個(gè)狹縫縱向的正中央，在保證重復(fù)精度的前提下降低了對(duì)步進(jìn)電機(jī)分辨率和控制系統(tǒng)的要求，極大的降低了研制和維修成本；

(4)本發(fā)明裝置重復(fù)性高，抗干擾性強(qiáng)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和通用性。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1是單邊非對(duì)稱(chēng)狹縫寬度調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是雙邊對(duì)稱(chēng)狹縫寬度調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的雙可變狹縫裝置及控制系統(tǒng)示意圖；

圖4是本發(fā)明狹縫組結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明的狹縫盤(pán)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語(yǔ)僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說(shuō)明書(shū)中使用術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在的為保證在開(kāi)啟范圍內(nèi)能平穩(wěn)來(lái)回調(diào)節(jié)，要求步進(jìn)電機(jī)和編碼盤(pán)精度較高，一方面增加了研制和維修成本，另一方面增加了伺服驅(qū)動(dòng)控制電路的研制難度、同時(shí)在重復(fù)設(shè)定同一狹縫寬度時(shí)，其寬度的重復(fù)精度很難保證的不足，為了解決如上的技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N光柵光譜儀可變分辨帶寬實(shí)現(xiàn)與調(diào)試系統(tǒng)及方法。

可變狹縫是光柵旋轉(zhuǎn)型光譜分析儀的核心部分，其寬度影響著光譜分析儀的光譜分辨帶寬、雜散光水平和到達(dá)探測(cè)器出射光束的光強(qiáng)度。在光譜分析儀的實(shí)際應(yīng)用中，一定數(shù)量固定的不同分辨帶寬設(shè)置值就可滿足用戶的使用需求，而無(wú)須將分辨帶寬設(shè)計(jì)成連續(xù)可調(diào)，基于上述事實(shí)，本發(fā)明提出一種應(yīng)用于光柵旋轉(zhuǎn)型光譜分析儀的雙可變狹縫裝置，如圖3所示，包括中間狹縫組、光電耦合器控制電路、分光系統(tǒng)、反射聚焦系統(tǒng)、出射狹縫組、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、倍頻計(jì)數(shù)電路及聚焦探測(cè)系統(tǒng)，在該裝置中，中間狹縫組位于分光系統(tǒng)前端，通過(guò)選擇合適的狹縫寬度從而主要起到阻擋雜散光進(jìn)入的作用，入射光經(jīng)過(guò)中間狹縫組過(guò)濾后進(jìn)入分光系統(tǒng)進(jìn)行分光，滿足要求的光經(jīng)過(guò)反射聚焦系統(tǒng)聚焦后進(jìn)行出射狹縫組，出射狹縫組不同的狹縫寬度決定著光譜分析儀的光譜分辨帶寬和最終進(jìn)入聚焦探測(cè)系統(tǒng)的光能量。兩套狹縫組共用同一套電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度由倍頻計(jì)數(shù)電路得出并反饋給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行調(diào)節(jié)，光電耦合器控制電路控制光電耦合器的通斷并將光電耦合器的輸出信號(hào)傳輸給倍頻計(jì)數(shù)電路，從而為倍頻計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)值提供零點(diǎn)位置。

本發(fā)明裝置中的中間狹縫組和出射狹縫組基本結(jié)構(gòu)相同，包括步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)固定座、步進(jìn)電機(jī)軸套、狹縫盤(pán)、狹縫盤(pán)壓板、狹縫盤(pán)壓套、光電耦合器和光電耦合器連接板等，如圖4所示，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)狹縫盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)從而選擇不同寬度的狹縫進(jìn)入主光路，本裝置中選用的步進(jìn)電機(jī)為四相，步距角為0.9°。步進(jìn)電機(jī)固定在步進(jìn)電機(jī)固定座上并鎖緊，使之能夠平穩(wěn)的轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子和步進(jìn)電機(jī)軸套粘合在一起，狹縫盤(pán)和上下狹縫盤(pán)壓板共同組成可變狹縫組件，為盡量的減少因入射光照射到狹縫兩側(cè)壁產(chǎn)生漫反射形成雜散光，狹縫盤(pán)的厚度很薄，只有25.4μm，因此使用上下狹縫盤(pán)壓板將狹縫盤(pán)壓緊，防止狹縫盤(pán)在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中發(fā)生偏移引起測(cè)量誤差甚至損壞。將可變狹縫組件使用對(duì)稱(chēng)螺釘緊固在軸套上，并用側(cè)面頂絲頂緊，最上面再使用狹縫盤(pán)壓套壓緊固定。光電耦合器安裝在光電耦合器連接板上，用于檢測(cè)狹縫盤(pán)的零點(diǎn)位置，光電耦合器連接板再和步進(jìn)電機(jī)固定座緊固連接。該組中的結(jié)構(gòu)件均進(jìn)行氧化發(fā)黑處理，防止對(duì)入射光進(jìn)行漫反射形成新的雜散光。

狹縫組中不同寬度的狹縫均勻分布在同一個(gè)狹縫盤(pán)上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)狹縫盤(pán)實(shí)現(xiàn)不同寬度的狹縫進(jìn)入主光路，從而間接實(shí)現(xiàn)狹縫寬度的改變。狹縫盤(pán)是該組件中的核心元器件，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。狹縫盤(pán)采用不銹鋼材料刻蝕而成，直徑為47mm，表面刻有18條狹縫，每條狹縫的長(zhǎng)度相同，寬度不同，刻蝕狹縫的刀口要保證平行，刀口表面要光潔、無(wú)劃痕、無(wú)缺口、無(wú)毛刺、無(wú)銹斑和油跡；所有狹縫分布在內(nèi)圓周上，內(nèi)圓周直徑為40mm，每條狹縫中心直線距離相同，長(zhǎng)度均為2.5mm，狹縫寬度從0.01mm非連續(xù)變化到0.7mm，以滿足設(shè)置不同光譜分辨帶寬的需要；在狹縫盤(pán)的中心位置處有一個(gè)通孔作為電機(jī)軸定位孔，并且均勻分布四個(gè)軸套螺釘安裝孔使狹縫盤(pán)能夠緊固安裝在步進(jìn)電機(jī)軸套上；在狹縫盤(pán)右下方一定角度處有一個(gè)2.5mm*2.5mm的方孔，其尺寸較大，作用是調(diào)試狹縫位置時(shí)能夠盡快出光，快速定位；在狹縫盤(pán)的正下方有一個(gè)零位豁口，其作用是定義物理零位，當(dāng)該豁口轉(zhuǎn)動(dòng)到光電耦合器位置處，光電耦合器產(chǎn)生通斷信號(hào)發(fā)送給倍頻計(jì)數(shù)電路，從而為倍頻計(jì)數(shù)電路的計(jì)數(shù)值提供零點(diǎn)位置。

本發(fā)明裝置中的中間狹縫組和出射狹縫組在光路中的主要作用是不同的，在實(shí)際使用時(shí)，中間狹縫組中的狹縫盤(pán)不是決定光譜分析儀光譜分辨帶寬的主要因素，而主要起到過(guò)濾掉雜散光的作用，因此在不影響光譜分辨帶寬和出射光能量的前提下，盡量使用小寬度的狹縫，可以盡可能多的阻擋雜散光進(jìn)入分光系統(tǒng)；出射狹縫組中的狹縫盤(pán)主要作用是改變光譜分析儀的光譜分辨帶寬，并保證出射光能量在合適的范圍內(nèi)，因此可以根據(jù)需要使用合適縫寬的狹縫。

本發(fā)明裝置中的兩組狹縫相輔相成，入射光經(jīng)過(guò)中間狹縫組后再分光使得到的光譜更加平滑陡峭，極大的減小了雜峰出現(xiàn)的概率，降低了出射狹縫組的調(diào)試難度，更易實(shí)現(xiàn)光譜分辨帶寬的調(diào)節(jié)，又可以將光噪聲水平抑制在一個(gè)很低的范圍內(nèi)，因此調(diào)試更加簡(jiǎn)單易行。并且，由于每組狹縫盤(pán)中的所有狹縫均具有一定的長(zhǎng)度，不需要十分精確的調(diào)節(jié)到每個(gè)狹縫縱向的正中央，因此在保證重復(fù)精度的前提下降低了狹縫盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的精確度，從而極大降低了對(duì)步進(jìn)電機(jī)分辨率和控制系統(tǒng)的要求，本裝置中選用了一般精度的步進(jìn)電機(jī)即可滿足驅(qū)動(dòng)要求，極大的降低了研制和維修成本。

本發(fā)明裝置在實(shí)際使用時(shí)，首先要根據(jù)光譜分析儀設(shè)定的光譜分辨帶寬選擇合適的狹縫，具體的調(diào)試方法包括下面三個(gè)步驟。

(1)狹縫整體偏移。狹縫的位置是相對(duì)固定的，即使用相鄰狹縫時(shí)電機(jī)的步進(jìn)是一致的，為保證狹縫能夠有效處于主光路中，首先要進(jìn)行整體偏移。整體偏移是調(diào)節(jié)中間及出射狹縫盤(pán)的零點(diǎn)位置，即在狹縫盤(pán)物理零位的基礎(chǔ)上增加一個(gè)偏移量。首先接入1550nm的標(biāo)準(zhǔn)光源，將中間及出射狹縫盤(pán)都轉(zhuǎn)動(dòng)到最大狹縫位置處；然后調(diào)節(jié)中間狹縫盤(pán)，在內(nèi)存中逐步增加中間狹縫盤(pán)的整體偏移量，即步進(jìn)電機(jī)逐步轉(zhuǎn)動(dòng)，每增加一步測(cè)量一次光譜曲線，并記錄峰值電平值，直到峰值波長(zhǎng)明顯下降；最后在初始值基礎(chǔ)上反方向逐步轉(zhuǎn)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，即在內(nèi)存中逐步減小整體偏移量，每減小一步測(cè)量一次光譜曲線，記錄峰值電平值，直到峰值波長(zhǎng)明顯下降，這樣可以得到峰值電平幾乎相等的一組偏移量；最終選擇該組的中間值作為最終的偏移量結(jié)果，調(diào)試完成后繼續(xù)調(diào)節(jié)出射狹縫盤(pán)，調(diào)試步驟同中間狹縫盤(pán)。

(2)粗調(diào)，選擇合適的縫號(hào)。整體偏移調(diào)節(jié)完成后，要根據(jù)要求的不同分辨帶寬選擇不同的縫號(hào)，本裝置中每個(gè)狹縫盤(pán)有18條狹縫，分別用1-18號(hào)代表不同的狹縫，其中1號(hào)狹縫寬度最小，18號(hào)最大。首先保持中間狹縫盤(pán)在18號(hào)狹縫位置處，接入1550nm的標(biāo)準(zhǔn)光源，使用光譜分析儀測(cè)量該光源的半高寬值(fwhm)來(lái)代表分辨帶寬；然后調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)出射狹縫盤(pán)的步進(jìn)電機(jī)使不同的狹縫進(jìn)入主光路，測(cè)量該光源的半高寬值，直到測(cè)量值和設(shè)定的光譜分辨帶寬值最為接近；最后保持出射狹縫縫號(hào)，逐個(gè)減小中間狹縫縫號(hào)，每減小一次測(cè)量一次光譜曲線，記錄峰值電平值，直到使用下一個(gè)縫號(hào)時(shí)，峰值電平值出現(xiàn)下降，并且下降值超出指標(biāo)范圍停止調(diào)試；記錄這時(shí)的中間及出射狹縫縫號(hào)作為最終的選擇值。

(3)細(xì)調(diào)，調(diào)節(jié)合適的縫距。選定合適的縫號(hào)后，如果測(cè)量的光源半高寬值和設(shè)定的光譜分辨帶寬值差值仍超出指標(biāo)要求范圍，則還需要調(diào)節(jié)出射縫號(hào)的縫距，即在當(dāng)前縫號(hào)和狹縫盤(pán)物理零位距離的基礎(chǔ)上增加一個(gè)偏移量，和整體偏移不同，縫距調(diào)節(jié)只是調(diào)節(jié)出射狹縫某一個(gè)縫號(hào)的偏移值。首先接入1550nm的標(biāo)準(zhǔn)光源，在內(nèi)存中逐步增加該縫號(hào)的偏移量，對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)逐步轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)量并記錄測(cè)量的光源半高寬值和峰值電平值，直到峰值電平值出現(xiàn)下降，并且下降值超出指標(biāo)范圍；然后在初始值的基礎(chǔ)上逐步減小該縫號(hào)的偏移量，仍然記錄測(cè)量的半高寬值和峰值電平值，直到峰值電平值出現(xiàn)下降，并且下降值超出指標(biāo)范圍；最后選擇半高寬值最接近設(shè)定的光譜分辨帶寬值所對(duì)應(yīng)的縫距作為最終調(diào)節(jié)值。

經(jīng)過(guò)上述步驟的調(diào)試，即可保證變換不同的分辨帶寬時(shí)具有較好的重復(fù)精度，而且更加便于后期的維護(hù)與維修。

由上述可知，本發(fā)明裝置中，使用雙狹縫組代替調(diào)節(jié)狹縫左右刀片的橫向距離從而實(shí)現(xiàn)狹縫寬度可變，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，雙狹縫組的配合更易實(shí)現(xiàn)光譜分辨帶寬的調(diào)節(jié)和雜散光的抑制；本發(fā)明裝置中狹縫盤(pán)表面刻有18條不同寬度的狹縫，完全可以滿足光譜分辨帶寬調(diào)節(jié)的需求；本發(fā)明裝置中狹縫盤(pán)所有狹縫均具有一定的長(zhǎng)度，不需要十分精確的調(diào)節(jié)到每個(gè)狹縫縱向的正中央，在保證重復(fù)精度的前提下降低了對(duì)步進(jìn)電機(jī)分辨率和控制系統(tǒng)的要求，極大的降低了研制和維修成本；本發(fā)明裝置的調(diào)試方法能夠保證本裝置具有重復(fù)性高和抗干擾性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和通用性。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。