[發明專利]光柵成像光譜儀

無效

• 申請號: 201210085114.1
• 申請日: 2012-03-28
• 公開（公告）號: CN102620827A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 陳思穎;張寅超;葛憲瑩;陳和
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種光柵成像光譜儀，其特征在于：包括：前置接收光學單元(1)、分光成像單元和光譜信號處理單元；其中，分光成像單元包括入射狹縫(2)、平面反射鏡(3)、準直-聚焦系統(4)、光柵(5)；光譜信號處理單元包括面陣光電探測器(6)、信號處理系統(7)；

所述前置接收光學單元(1)的功能是收集目標物的信號光；

所述入射狹縫(2)的功能是準確定位所需要探測的信號光，防止其它光的干擾；

所述平面反射鏡(3)的功能是改變光路；

所述準直-聚焦系統(4)的功能是對目標物的信號光起到準直作用，對光柵(5)的衍射光起到聚焦作用；

所述光柵(5)的功能是對準平行光進行分光；

所述面陣光電探測器(6)的功能是對目標物進行光譜成像，并將光信號變為電信號；

所述信號處理系統(7)的功能包括：①從面陣光電探測器(6)讀取電信號；②將模擬信號轉換為數字信號；③對數字信號進行處理，得到目標物的光譜的特征信息和空間位置信息；所述光譜的特征信息包括但不限于：光譜的波長以及強度；所述空間位置信息包括成像區域大小及目標物的空間相對位置；

上述各組成部分的連接關系為：

入射狹縫(2)的一側是前置接收光學單元(1)，另一側是平面反射鏡(3)；入射狹縫(2)位于前置接收光學單元(1)的出射光線的焦點處并且與前置接收光學單元(1)的主平面平行，同時入射狹縫(2)在準直-聚焦系統(4)的焦平面以及準直-聚焦系統(4)之間；平面反射鏡(3)與前置接收光學單元(1)的主平面不平行且前置接收光學單元(1)的出射光線穿過入射狹縫(2)后可到達平面反射鏡(3)的反射面上，同時平面反射鏡(3)不在準直-聚焦系統(4)的軸線上；準直-聚焦系統(4)位于平面反射鏡(3)的反射光線上；光柵(5)位于平面反射鏡(3)的反射光線經過準直-聚焦系統(4)準直后的出射光線上；準直-聚焦系統(4)與光柵(5)同軸；面陣光電探測器(6)位于光柵(5)的出射光線經過準直-聚焦系統(4)聚焦后的出射光線的焦點處；面陣光電探測器(6)的輸出端連接信號處理系統(7)的輸入端。

2.如權利要求1所述的一種光柵成像光譜儀，其特征在于：所述光柵成像光譜儀對目標物進行光譜成像的過程包括第1步至第6步，具體為：

第1步：目標物的信號光通過前置接收光學單元(1)到達入射狹縫(2)，穿過入射狹縫(2)后到達平面反射鏡(3)；

第2步：目標物的信號光經過平面反射鏡(3)的反射后，到達準直-聚焦系統(4)，經過準直-聚焦系統(4)的準直作用后，入射光變成準平行光；

第3步：準平行光到達光柵(5)，經過衍射分光后到達準直-聚焦系統(4)；

第4步：經過準直-聚焦系統(4)的聚焦作用后，變成匯聚光，到達面陣光電探測器(6)；

第5步：面陣光電探測器(6)將光信號變為電信號，發送到信號處理系統(7)；

第6步：信號處理系統(7)將接收到的電信號從模擬信號轉換為數字信號；然后對數字信號進行處理，得到目標物的光譜特征信息和空間位置信息。

3.如權利要求1或2所述的一種光柵成像光譜儀，其特征在于：所述光柵(5)為閃耀光柵或者階梯光柵。

4.如權利要求3所述的一種光柵成像光譜儀，其特征在于：所述閃耀光柵或階梯光柵的傾斜角和刻劃線數目由公式(1)確定：

2dsinθ＝mλ；??????????????????????????????????(1)

其中，d為光柵常數，具體為每毫米刻劃線數目的倒數，單位為毫米；θ為光柵的傾斜角，單位為度；m為光柵的衍射級數；λ為選定的基準波長，單位為毫米。