[發(fā)明專利]一種用于光學(xué)譜段分離的雙光柵光譜儀

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810727801.6
• 申請(qǐng)日: 2018-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN109084895A
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐明明;薛輝;沈威;武藝;羅曉樂;陳素娟;于磊;陳結(jié)祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01J3/28
• 分類號(hào): G01J3/28;G01J3/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;賈玉忠

1.一種用于光學(xué)譜段分離的雙光柵光譜儀，其特征在于：包括有光纖(1)、圓形狹縫(2)、第一凹面反射鏡(3)、第一光柵(41)、第二光柵(42)、第二凹面反射鏡(5)和面陣探測器(6)；入射光由光纖(1)導(dǎo)入，經(jīng)圓形狹縫(2)及第一凹面反射鏡(3)準(zhǔn)直后變?yōu)槠叫泄馐渡涞降谝还鈻?41)、第二光柵(42)表面，第一光柵(41)、第二光柵(42)使各自光學(xué)譜段的光線發(fā)生色散，經(jīng)第二凹面反射鏡(5)聚焦后形成兩條彼此分開的光譜帶，最終被面陣探測器(6)接收。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學(xué)譜段分離的雙光柵光譜儀，其特征在于：第一光柵(41)、第二光柵(42)均為參數(shù)相同的平面反射式閃耀光柵。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學(xué)譜段分離的雙光柵光譜儀，其特征在于：第一光柵(41)、第二光柵(42)豎直排列，通過調(diào)整各自的偏轉(zhuǎn)和俯仰角度，使兩光譜段得到分離。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學(xué)譜段分離的雙光柵光譜儀，其特征在于：第一凹面反射鏡(3)、第二凹面反射鏡(5)為焦距相同的凹面反射鏡。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學(xué)譜段分離的雙光柵光譜儀，其特征在于：兩光柵的偏轉(zhuǎn)和俯仰角度及各自分離光學(xué)譜段的計(jì)算方法：

a)推導(dǎo)色散公式將中心波長與入射角、衍射角的關(guān)系換算為中心波長與光柵偏轉(zhuǎn)角的關(guān)系，如公式(1)所示，

其中，m為衍射級(jí)次；λ₀為中心波長；d為光柵常數(shù)；α₀和β₀分別為中心波長對(duì)應(yīng)的入射角和衍射角；為入射光線與中心光軸的夾角；為中心波長對(duì)應(yīng)的光柵偏轉(zhuǎn)角；

b)根據(jù)公式(2)-(4)計(jì)算得到邊緣波長衍射角與光譜帶尺寸的關(guān)系，

D≈f'·(tanβ₁+tanβ₂) (4)

其中，λ_n和β_n分別為邊緣波長和對(duì)應(yīng)的衍射角，n＝1或2；f'為第二凹面反射鏡焦距；D為光譜帶在像面上的光譜維方向尺寸；

c)當(dāng)尺寸D大于探測器光敏面的光譜維方向尺寸D₀時(shí)，整個(gè)光譜范圍無法被全部接收。首先確定兩條光譜帶尺寸D₁和D₂(D₁≤D₀，D₂≤D₀)，根據(jù)公式(1)-(4)反推出兩塊光柵分別對(duì)應(yīng)的λ₀，λ₁，λ₂和光柵偏轉(zhuǎn)角φ₁和φ₂，從而確定了兩段光譜范圍和兩光柵對(duì)應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度；

d)為了使兩段光譜在空間方向上分開，可通過分別調(diào)整兩光柵的俯仰角度實(shí)現(xiàn)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光學(xué)譜段分離的雙光柵光譜儀，其特征在于，第一光柵(41)、第二光柵(42)的機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu)為分開獨(dú)立設(shè)計(jì)，互不干擾。