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[發(fā)明專(zhuān)利]一種光譜儀的設(shè)計(jì)方法以及光譜儀有效

專(zhuān)利信息
申請(qǐng)?zhí)枺?/td> 201410545740.3 申請(qǐng)日: 2014-10-15
公開(kāi)(公告)號(hào): CN104296868A 公開(kāi)(公告)日: 2015-01-21
發(fā)明(設(shè)計(jì))人: 倪凱;周倩;逄錦超;張錦超;田瑞;許明飛;董昊 申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人: 清華大學(xué)深圳研究生院
主分類(lèi)號(hào): G01J3/02 分類(lèi)號(hào): G01J3/02;G01J3/28
代理公司: 深圳新創(chuàng)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44223 代理人: 余敏
地址: 518055 廣東*** 國(guó)省代碼: 廣東;44
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摘要:
搜索關(guān)鍵詞: 一種 光譜儀 設(shè)計(jì) 方法 以及
【權(quán)利要求書(shū)】:

1.一種光譜儀的設(shè)計(jì)方法,其特征在于:通過(guò)設(shè)計(jì),使用凹面光柵、三個(gè)入射狹縫和三個(gè)光探測(cè)器搭建光譜儀,且所述光譜儀的光譜檢測(cè)范圍為λ1~λ5;所述設(shè)計(jì)方法包括以下步驟:

1)根據(jù)所述光譜儀的固定結(jié)構(gòu)參數(shù),基于光程函數(shù)級(jí)數(shù)展開(kāi)法計(jì)算得到在單一入射狹縫時(shí)的入射角度值和所述入射角度值下所述凹面光柵的槽型周期,將得到的入射角度值作為第二入射狹縫的入射角θA2的值;

2)估算所述凹面光柵的閃耀角,確定所述凹面光柵的表面材料和槽型結(jié)構(gòu);

3)根據(jù)步驟2)中凹面光柵的參數(shù)獲取入射角度為θA2時(shí)所述凹面光柵的波長(zhǎng)-衍射效率曲線,以及入射角度分布在-10°~20°范圍內(nèi)多個(gè)角度下所述凹面光柵的波長(zhǎng)-衍射效率曲線;

4)根據(jù)步驟3)得到的多個(gè)角度下的衍射效率相對(duì)于角度θA2時(shí)的衍射效率的變化,確定第一入射狹縫的入射角θA1的值、第三入射狹縫的入射角θA3的值以及波長(zhǎng)λ2和λ3的值,并取λ4等于λ2

5)根據(jù)得到的三個(gè)入射角θA1、θA2、θA3的值,五個(gè)波長(zhǎng)λ1、λ2、λ3、λ4、λ5的值以及所述光譜儀的固定結(jié)構(gòu)參數(shù),基于光程函數(shù)級(jí)數(shù)展開(kāi)法,使用光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMAX軟件進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化,得到記錄結(jié)構(gòu)參數(shù)以及使用結(jié)構(gòu)參數(shù);

6)根據(jù)步驟1)中的凹面光柵的槽型周期,步驟2)的凹面光柵的閃耀角、表面材料和槽型結(jié)構(gòu)以及步驟5)得到的記錄結(jié)構(gòu)參數(shù)確定所述凹面光柵的制作參數(shù),得到滿(mǎn)足應(yīng)用的凹面光柵;

7)根據(jù)步驟5)得到的使用結(jié)構(gòu)參數(shù),確定三個(gè)入射狹縫和三個(gè)光探測(cè)器相對(duì)于所述凹面光柵的位置,從而搭建得到光譜儀。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜儀的設(shè)計(jì)方法,其特征在于:所述步驟4)中,根據(jù)如下條件確定四個(gè)值:確定的四個(gè)值使得滿(mǎn)足條件:η1≥1.9η2,η3≥1.9η4;其中,η1表示波長(zhǎng)λ1~λ3范圍內(nèi)的各波長(zhǎng)處,角度θA1對(duì)應(yīng)的衍射效率值相對(duì)于角度θA2對(duì)應(yīng)的衍射效率值的相對(duì)變化絕對(duì)值;η2表示波長(zhǎng)2λ1~2λ3范圍內(nèi)的各波長(zhǎng)處,θA1對(duì)應(yīng)的衍射效率值相對(duì)于角度θA2對(duì)應(yīng)的衍射效率值的相對(duì)變化絕對(duì)值;η3表示波長(zhǎng)λ3~λ2范圍內(nèi)的各波長(zhǎng)處,角度θA3對(duì)應(yīng)的衍射效率值相對(duì)于角度θA2對(duì)應(yīng)的衍射效率值的相對(duì)變化絕對(duì)值;η4表示波長(zhǎng)2λ3~2λ2范圍內(nèi)的各波長(zhǎng)處,θA3對(duì)應(yīng)的衍射效率值相對(duì)于角度θA2對(duì)應(yīng)的衍射效率值的相對(duì)變化絕對(duì)值。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜儀的設(shè)計(jì)方法,其特征在于:所述步驟1)中,所述光譜儀的固定結(jié)構(gòu)參數(shù)包括光譜檢測(cè)范圍值,所述凹面光柵的曝光波長(zhǎng)、工作級(jí)次、邊長(zhǎng)、基底曲率半徑、光柵常數(shù),所述三個(gè)入射狹縫的寬度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜儀的設(shè)計(jì)方法,其特征在于:所述步驟2)中,估算閃耀角時(shí),使用PCGrate軟件得到入射角度θA2下,光譜檢測(cè)范圍內(nèi)的短波波段范圍內(nèi)多個(gè)波長(zhǎng)分別作為閃耀波長(zhǎng)時(shí)對(duì)應(yīng)的凹面光柵的波長(zhǎng)-衍射效率曲線,由設(shè)計(jì)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取使得衍射效率在長(zhǎng)波段+1級(jí)和短波段+2級(jí)都相對(duì)較高的一個(gè)波長(zhǎng)作為最終的閃耀波長(zhǎng),進(jìn)而由該閃耀波長(zhǎng)計(jì)算得到閃耀角。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜儀的設(shè)計(jì)方法,其特征在于:所述步驟2)中,由設(shè)計(jì)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定凹面光柵的表面材料和槽型結(jié)構(gòu)。

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