[實用新型]一種光譜儀

有效

• 申請號: 201320659382.X
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN203519165U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 潘建根;楊靜;黃艷
• 申請（專利權）人: 杭州遠方光電信息股份有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術領域】

本實用新型涉及一種光譜輻射測量和光譜分析裝置，具體涉及一種光譜儀。

【背景技術】

傳統的光柵光譜儀一般由光學腔、入射狹縫、準直鏡、光柵、聚焦成像裝置和陣列探測器構成，結構如圖1所示，為使光譜儀的設計緊湊，一般還采用如圖2所示的結構。入射狹縫位于準直鏡的焦點上或焦點附近，準直鏡準直來自入射狹縫的光束，如圖2虛線所示，光柵將準直光束分光形成單色光，并由聚焦成像裝置成像至陣列探測器的光敏面。各單色光在光敏面上逐行排列，通過陣列探測器可實現各單色光光信號的快速測量。

為了將各波長單色光逐一、清晰成像至陣列探測器表面，聚焦成像裝置一般要求具有較大尺寸。在光譜儀內部，光柵的部分零級光將入射至聚焦成像裝置，并成像至陣列探測器光敏面附近，甚至光柵上，如圖1及圖2虛線所示，產生極強的雜散光，導致測量結果的準確度不高；并且為避免這部分雜散光的影響，光譜儀的結構設計和光譜測量范圍均存在較大限制。

【實用新型內容】

為克服現有技術的不足，本實用新型提供了一種可大幅降低雜散光、結構更加緊湊、測試結果更加準確的一種光譜儀。

為解決上述技術問題，本實用新型采用了如下技術方案：

一種光譜儀，包括入射狹縫、會集裝置、光柵、聚焦成像裝置和陣列探測器，其特征在于，所述的入射狹縫位于會集裝置的焦點以外，入射光束經過入射狹縫進入光譜儀，入射光束經會集裝置后會聚入射到光柵，光柵將會聚入射光分光，分光后的衍射光以會聚方式出射，聚焦成像裝置接收來自光柵的單色衍射光，并將光譜像成至陣列探測器上，陣列探測器探測各單色衍射光的信號。

在現有光譜儀中，入射狹縫位于準直鏡的焦點上或焦點附近，來自入射狹縫的入射光束經準直鏡獲得平行光。本實用新型中，入射狹縫位于會集裝置的焦點以外，即入射狹縫與會集裝置的光學距離大于會集裝置的焦距，入射光束經會集裝置后獲得會聚光束。會聚光束入射至光柵表面進行分光。相同條件下，相比于準直鏡，會集裝置的應用可使得光束會聚入射至光柵，從而可減小光柵的尺寸，且光柵的各級衍射光均會聚出射，光柵出射的零級光與一級衍射光可以在更短的距離內有效分離，當各光學器件的相對位置不變，用于接收所需波段的聚焦成像裝置的尺寸可以相應減小，各光學器件之間獲得較大空隙，允許光柵出射的零級光從空隙完全出射，有效地避免因光柵出射的零級光直接入射聚焦成像裝置而形成的大量雜散光，大幅提高光譜儀的雜散光控制水平。不僅如此，由于光柵出射的零級光在短距離處即可與一級衍射光實現完整分離，不僅上述光柵和聚焦成像裝置的尺寸可以減小，且聚焦成像裝置和光柵之間的相對距離也可以適當減小，光譜儀的結構設計可以更加緊湊，聚焦成像裝置也可以更容易接收更寬波段的單色衍射光，拓寬光譜儀的測量波段范圍。

相比于現有技術，本實用新型入射狹縫與會集裝置之間的光學距離大于會集裝置的焦距，通過這一關鍵設計使光柵入射光和出射光均以會聚方式到達光學器件，不僅可減小光學器件的尺寸，而且有效地避免光柵出射的零級光直接入射至聚焦成像裝置，降低因其成像而造成的大量雜散光。同時，光譜儀光學系統的設計有足夠的空間，其結構也可以更加緊湊，具有雜散光低、結構緊湊和測量準確度高等多重特點。

本實用新型可以通過以下技術特征進一步完善和優化：

在本實用新型中，入射狹縫為光譜儀中輸入被測光、具有一定寬度的狹縫，例如，當光譜儀設置于暗箱中，入射狹縫可以為暗箱上輸入被測光的指定開孔，或者該開孔處所安裝的導光光纖的光束輸出狹縫。上述的會集裝置為將入射光束會聚至光柵表面的光學器件，可以為單片反射鏡，或反射鏡組，或為透射鏡與反射鏡的指定組合等。上述的聚焦成像裝置為可以將光柵衍射光聚焦成像至陣列探測器光敏面的光學器件，可以為單片反射鏡，或者反射鏡組，或者為透射鏡與反射鏡的指定組合等。上述的陣列探測器為線陣列探測器或者為面陣列探測器。

所述的入射狹縫位于會集裝置的一倍焦距和兩倍焦距之間。本實用新型中，會集裝置與入射狹縫之間的光學距離決定了光譜儀內部光學器件的布置設計，以及其前后光路所占空間的比例。將入射狹縫設置于會集裝置的一倍焦距和兩倍焦距之間，光譜儀內部的光學器件可以較為合理地布局，且獲得較好的成像質量。