[發明專利]一種波長定標儀

有效

• 申請號: 201510080470.8
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104655278B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發明（設計）人: 黃梅珍;余鎮崗;汪洋;黃錦榮;孫振華;宋彪;鄒燁
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海速迪機電有限公司
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 徐紅銀;郭國中

技術領域

本發明涉及光譜技術領域，具體地，涉及一種應用于光譜儀器波長定標的波長定標儀，該波長定標儀利用波導結構梳狀濾波器對寬光譜入射光進行調制，獲得等間隔的梳狀特征峰，進行波長定標。

背景技術

光譜儀器是光學檢測與光學分析行業中一種重要的工具。光譜儀器的波長(或波數)的準確性、分辨率、信噪比等參數指標是衡量光譜儀器品質的主要方面，其中，光譜儀波長的準確性在很大程度上影響著光譜檢測的正確性。所以在光譜儀器在出廠之前和使用一段時間后，都需要進行精準的波長定標或校正。

目前，波長定標的方法主要是選擇在工作波長范圍內具有較多特征峰的光源，如汞氬燈、氖燈等；或者采用具有特征吸收的標準物質，如氧化鈥溶液、鈥玻璃等，獲得足夠多的特征波長數據后，采取最小二乘法多項式擬合等算法進一步得到波長與CCD探測器像元或者波長與波長掃描機構的參數(如絲桿位置或光柵角度等)的對應關系。為了提高定標的準確性，定標需要有足夠多的標準特征峰與CCD像元關系的數據點，通常上述特征光源或標準物質的方式在有些光譜范圍特征峰數據很有限，譜峰位置分布不均勻，造成定標精度不夠高。有的改進的定標方法是利用單色儀輸出固定波長的準單色光，逐點來完成定標的，需要增加單色儀設備，定標掃描等操作需要時間較長。此外由于定標時間較長，定標系統的參數可能隨時間會有所改變，降低了光譜定標數據的可靠性。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種高精度、快速的定標儀，即采用常規的寬光譜光源，利用光波導器件的濾波特性獲得一系列特征峰或谷，以一臺標準光譜儀為對照，進而對待定標的光譜儀進行快速定標，應用光波導濾波器對常規寬光譜光源進行濾波可獲得梳狀特征的光譜，該光譜具有譜峰數目多、分布均勻、峰值明顯等特點，梳狀譜圖中的譜峰間距相等，間隔容易調節，利用這些譜峰來定標，采樣數據點多而且分布均勻，能夠獲得更高的定標精度，而且具有定標操作簡單、效率高、穩定性好等特點，能同時對多臺儀器進行定標，大大降低光譜儀生產的成本，節約時間。

為實現以上目的，本發明提供一種波長定標儀，包括光源、準直透鏡、波導濾波器、耦合透鏡、分光光纖、標準光譜儀、待定標光譜儀和計算機，其中：所述光源發出的光經過所述準直透鏡準直后變成平行光，然后以一定的角度入射所述波導濾波器，經過所述波導濾波器濾波后，從波導濾波器的表面或端面出射的光經過所述耦合透鏡聚焦后耦合進入所述分光光纖的輸入端，所述分光光纖具有多個輸出端，其中的一個輸出端接入標準光譜儀、另外的幾個輸出端接入一臺或多臺待定標光譜儀，獲得各個待定標光譜儀CCD像元或波長掃描機構的參數(或絲桿位置或光柵角度等)與波長(或波數)的對應關系的數據并傳給所述計算機，所述計算機對數據進行定標處理，得出定標參數回傳給各待定標光譜儀作為定標數據寫入定標程序，完成快速準確定標。

優選地，所述的定標儀根據待定標光譜儀的光譜范圍和波長定標所需的數據量，確定波導濾波器的材料和參數，使得波導濾波器在待定標光譜儀的光譜范圍具有良好的梳狀特性。

優選地，入射角變化范圍從0到45度。

優選地，所述的波導濾波器由鍍有金屬膜層的棱鏡和平板玻璃，以及設置在它們之間的中間隔層構成，也可以由鍍有金屬膜層的兩塊平板玻璃和設置在這兩塊平板玻璃之間的中間隔層構成，中間隔層的作用是在兩個金屬膜層之間形成一個平行的波導腔層。

更優選地，所述波導腔層的平行度小于5′。

更優選地，所述的波導腔內可以是空氣，或者其他氣體或液體或固體物質。

優選地，所述的光源為具有一定光譜帶寬的寬光譜燈源，如鹵鎢燈、氙燈、氘燈、氫燈、LED，所述光源具體根據待定標光譜儀的測量光譜范圍進行選擇。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

本發明克服了現有技術采用標準光源或標準物質進行波長定標時因發射或吸收峰個數少、分布不均勻等不足，只需要采用普通的連續寬光譜光源，經過波導濾波器獲得梳狀特征光譜，梳狀特征光譜峰數目多、分布均勻；而且可通過改變入射角或填充物質改變峰位和分布獲得足夠多均勻分布的光譜峰數據，從而提高波長定標的精度；此外，通過分光光纖可同時進行多臺光譜儀的波長定標，大大減少了定標時間，提高了效率。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明一實施例的波導濾波器結構示意圖，其中(a)、(b)、(c)分別為三種不同結構的波導濾波器；