[發明專利]一種光楔延遲消偏振的光柵轉動分光裝置及方法

有效

• 申請號: 201410539173.0
• 申請日: 2014-10-13
• 公開（公告）號: CN104267505A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 侯喜報;劉磊;羅文建;張志輝;韓順利;李志增;劉加慶
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G02B27/10
• 分類號: G02B27/10;G02B27/44;G01J3/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

1.一種光楔延遲消偏振的光柵轉動分光裝置，其特征在于，包括出射光及入射光、光楔延遲板、拋物面反射鏡、轉動衍射光柵、反射和聚焦系統、數據探測系統；所述光楔延遲板，用于消除偏振敏感度；所述拋物面反射鏡，用于對光線準直和聚焦；所述轉動衍射光柵，用于對入射光色散分光；所述反射和聚焦系統，包括平面反射鏡、透鏡、可變孔徑輪；所述平面反射鏡，用于對光進行反射；所述透鏡，用于對光進行聚焦；所述可變孔徑輪，用于選擇不同的狹縫寬度，所述可變孔徑輪的輪面上刻有不同孔徑大小的狹縫，通過電機控制所述可變孔徑輪的轉動，來選擇所述可變孔徑輪上的不同的狹縫寬度；所述數據探測系統包括平面反射鏡、出射狹縫、雙色近紅外光電探測器、信號放大器及模數轉換器；所述平面反射鏡，用于對光進行反射，改變光的傳播方向；所述出射狹縫，用于接收出射單色光；所述雙色近紅外光電探測器，用于進行光電變換；所述信號放大器用于信號放大；所述模數轉換器，用于模數轉換。

2.如權利要求1所述的光楔延遲消偏振的光柵轉動分光裝置，其特征在于，所述可變孔徑輪為可轉動的可變孔徑輪；所述來選擇所述可變孔徑輪上的不同的狹縫寬度，用于選擇光柵轉動分光裝置不同的波長分辨帶寬。

3.如權利要求1所述的光楔延遲消偏振的光柵轉動分光裝置，其特征在于，所述入射光波長調諧由轉動衍射光柵的角位置控制。

4.如權利要求1所述的光楔延遲消偏振的光柵轉動分光裝置，其特征在于，所述光楔延遲板由光軸正交、楔角相等且斜面并列互相緊貼的兩個光楔膠合而成。

5.如權利要求1所述的光楔延遲消偏振的光柵轉動分光裝置，其特征在于，所述轉動衍射光柵是由若干等間距等寬度的狹縫組成，所述轉動衍射光柵為45mm×60mm大尺寸全息閃耀光柵，刻劃密度為1000l/mm，閃耀波長為900nm，波長范圍是600nm～1700nm。

6.一種光楔延遲消偏振的光柵轉動分光方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：來自待測器件的光通過光纖輸入連接器進入光路第一通，首先到達光楔延遲板；

步驟2：當入射光的偏振面與光楔延遲板第一光楔光軸成π/4并垂直入射到其表面時，板上不同部位的光線會產生不同程度的相位延遲；設L₁和L₂分別表示第一和第二光楔在某一點處光楔的厚度，由第一光楔產生的相位差為2πL₁(nS-nP)/λ，由第二光楔產生的相位差為-2πL₂(n_S-n_P)/λ，總的相位差為2π(L₁-L₂)(n_S-n_P)/λ，其中，n_S和n_P分別為光楔對S偏振光和P偏振光的折射率，λ為入射光波長；隨著光楔延遲板厚度的變化，出射光將包含所有的偏振狀態，總積分后能夠達到退偏合成的效果；

步驟3：消除偏振后的光由拋物面反射鏡準直后照射到衍射光柵上，該光柵工作在Littrow條件下，通過轉動光柵，改變入射角θ，解析出期望的波長λ所對應的光柵角位置，從而調諧入射光波長；入射光在光柵上發生衍射，不同波長的衍射光以不同的衍射角散射回來；

步驟4：散射回來且滿足Littrow條件波長的衍射光通過同一拋物面反射鏡返回并進入反射和聚焦系統，通過被反射和聚焦系統中的平面反射鏡反射和透鏡聚焦，最終成像在可變孔徑輪的某一狹縫上，轉動可變孔徑輪，來選擇不同寬度的狹縫，以選擇光柵轉動分光裝置不同的波長分辨帶寬；

步驟5：當光束從狹縫出來，光束經過光路一通形成準單色光后光路第一通結束，進入光路第二通，進入光路第二通的光束被平面反射鏡反射到同一塊拋物面反射鏡上，經過拋物面反射鏡準直后再次照射到同一塊衍射光柵上，離開狹縫的光被平面反射鏡反射到同一拋物面反射鏡上，經過拋物面反射鏡準直后照射到同一塊衍射光柵上，光束在光路第二通內進一步色散，將光路第一通形成的準單色光進一步調諧濾波，消除準單色光附加的散光,形成二次衍射光；

步驟6：二次衍射光通過拋物面反射鏡和平面反射鏡反射并被聚焦成像在數據探測系統的出射狹縫處，狹縫入口用以接收出射光，狹縫出口處放置較小光敏面的雙色近紅外探測器，雙色近紅外探測器將光信號轉換為電信號，電信號再經過差分放大后傳輸給模數轉換器，模數轉換器將模擬信號轉換成數字信號后輸出，作為最終的光譜信號。