專利名稱：一種平像場(chǎng)凸面光柵分光系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光譜儀器，特別涉及一種平像場(chǎng)凸面光柵分光系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
分光系統(tǒng)是光譜分析儀器的核心部件，目前一般采用平面光柵或凹面光柵作為分 光元件。以平面光柵作為分光元件的分光系統(tǒng)需要機(jī)械掃描結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)光譜分析。以凹面 光柵作為分光元件的可以采用掃描結(jié)構(gòu)，也可以利用凹面光柵的聚焦作用，將光譜連續(xù)分 布在一個(gè)平面上，與面陣探測(cè)器結(jié)合使用，達(dá)到高速分析的目的，并實(shí)現(xiàn)儀器的小型化和輕 型化。但是平像場(chǎng)凹面光柵分光系統(tǒng)的色散光譜具有比較嚴(yán)重的像差，對(duì)定標(biāo)帶來(lái)困難，降 低了光譜分析精度；此外，凹面光柵較難制成閃耀光柵，在使用光譜波段不能獲得較高的光 譜能量，降低了儀器的信噪比。為此提出了一種采用凸面光柵作為分光元件的分光系統(tǒng)，與 凹面光柵分光系統(tǒng)比較，其優(yōu)點(diǎn)是容易做成閃耀全息光柵，在使用波段上獲得很高的光譜 能量；結(jié)合同心光路使用降低了光譜的畸變和場(chǎng)曲，提高了光譜的像質(zhì)和分辨率。專利“全息凸面光柵光刻光路設(shè)計(jì)方法”(專利授權(quán)號(hào)200510024376)介紹了一種 采用全息光刻技術(shù)加工凸面光柵的方法。專利“折反射式凸面光柵成像光學(xué)系統(tǒng)”(申請(qǐng)?zhí)?02136154)通過(guò)由凸面光柵和凹球面反射鏡構(gòu)成的同軸形式的離軸三反鏡成像光學(xué)系統(tǒng)前 增加折射透鏡的方法，使系統(tǒng)的象差得到進(jìn)一步校正，保證系統(tǒng)在保持同軸形式的情況下 獲得與離軸式成像光譜儀相當(dāng)?shù)南褓|(zhì)。但這個(gè)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制作和安裝調(diào)試要求較高，需 要有光學(xué)設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)。專利“一種雙波段凸面光柵成像光譜儀”(授權(quán)專利 號(hào)200910051789)公開了一種凸反射光柵和凹球面反射鏡構(gòu)成的雙譜段成像光譜儀，其中 可見近紅外使用凸面反射光柵的二級(jí)衍射光譜，短波紅外使用凸面反射光柵的一級(jí)衍射光

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)在分光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制作和安裝調(diào)試要求較高的問(wèn)題，提 出了一種平像場(chǎng)凸面光柵分光系統(tǒng)，用凸面光柵與一個(gè)大凹面反射鏡構(gòu)成同心、同軸光路。 在這個(gè)光路中存在一個(gè)通過(guò)引入適當(dāng)初級(jí)球差抵消高級(jí)場(chǎng)曲，使得主光線滿足理想成像條 件的環(huán)視場(chǎng)。只要將入射狹縫放置在這個(gè)環(huán)視場(chǎng)上，就能構(gòu)成一個(gè)理想的分光系統(tǒng)，不需要 專業(yè)的光學(xué)設(shè)計(jì)。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種平像場(chǎng)凸面光柵分光系統(tǒng)，包括光源、聚光鏡、入射狹 縫、大凹面反射鏡、凸面光柵和面陣檢測(cè)器，凸面光柵和大凹面反射鏡的球心位于同一點(diǎn) 上，且光軸重合，入射狹縫放置在過(guò)凸面光柵和大凹面反射鏡公共球心并垂直于公共光軸 的平面內(nèi)，方向與公共光軸平行，面陣檢測(cè)器放置在過(guò)凸面光柵和大凹面反射鏡公共球心 并垂直于公共光軸的平面內(nèi)，與入射狹縫分布在光軸的兩側(cè)，光源發(fā)出的白光經(jīng)聚焦鏡匯 聚成一束球面波白光經(jīng)入射狹縫輻射到大凹面反射鏡上，經(jīng)過(guò)大凹面反射鏡反射輻射到凸 面光柵上，經(jīng)過(guò)凸面光柵衍射的衍射波再輻射到大凹面反射鏡上，最后經(jīng)大凹面反射鏡匯
3聚到面陣檢測(cè)器上。所述凸面光柵半徑r大于大凹面反射鏡半徑R的一半。所述入射狹縫中心點(diǎn)到凸
面光柵和大凹面反射鏡公共球心的距離為h， 本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明平像場(chǎng)凸面光柵分光系統(tǒng)，帶擴(kuò)展功能的光幕控 制器，具有高光譜分辨率、光譜像畸變趨于零、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、制作成本低和不需要專 業(yè)的光學(xué)設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明平像場(chǎng)凸面光柵分光系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式平像場(chǎng)凸面光柵分光系統(tǒng)，包括光源1、聚光鏡2、入射狹縫3、大凹面反射鏡4、凸 面光柵5和面陣檢測(cè)器6。搭建凸面光柵分光系統(tǒng)如圖1所示，具體如下1、選擇一個(gè)凸面光柵5和一個(gè)大凹面反射鏡4，使凸面光柵半徑r大于凹面反射鏡
半徑R的一半，即r>R/2。2、將凸面光柵5和大凹面反射鏡4的球心放置在同一點(diǎn)上，且光軸重合，建立一個(gè) 同心、同軸分光系統(tǒng)。3、將入射狹縫3放置在過(guò)凸面光柵4和大凹面反射鏡5公共球心并垂直于公共光
軸的平面內(nèi)，方向與公共光軸平行，中心點(diǎn)到球心的距離為 4、將面陣檢測(cè)器6放置在過(guò)凸面光柵和大反射鏡公共球心并垂直于公共光軸的 平面內(nèi)，與入射狹縫分布在光軸的兩側(cè)，位置為使用分析光譜的負(fù)一級(jí)像平面上。光源1發(fā)出的白光經(jīng)聚焦鏡2匯聚成一束球面波白光經(jīng)入射狹縫3輻射到大凹面 反射鏡4上，經(jīng)過(guò)大凹面反射鏡4反射輻射到凸面光柵5上，經(jīng)過(guò)凸面光柵5衍射的衍射波 再輻射到大凹面反射鏡4上，最后經(jīng)大凹面反射鏡4匯聚到面陣檢測(cè)器6上。
權(quán)利要求
一種平像場(chǎng)凸面光柵分光系統(tǒng)，其特征在于，包括光源(1)、聚光鏡(2)、入射狹縫(3)、大凹面反射鏡(4)、凸面光柵(5)和面陣檢測(cè)器(6)，凸面光柵(5)和大凹面反射鏡(4)的球心位于同一點(diǎn)上，且光軸重合，入射狹縫(3)放置在過(guò)凸面光柵(5)和大凹面反射鏡(4)公共球心并垂直于公共光軸的平面內(nèi)，方向與公共光軸平行，面陣檢測(cè)器(6)放置在過(guò)凸面光柵(5)和大凹面反射鏡(4)公共球心并垂直于公共光軸的平面內(nèi)，與入射狹縫(3)分布在光軸的兩側(cè)，光源(1)發(fā)出的白光經(jīng)聚焦鏡(2)匯聚成一束球面波白光經(jīng)入射狹縫(3)輻射到大凹面反射鏡(4)上，經(jīng)過(guò)大凹面反射鏡(4)反射輻射到凸面光柵(5)上，經(jīng)過(guò)凸面光柵(5)衍射的衍射波再輻射到大凹面反射鏡(4)上，最后經(jīng)大凹面反射鏡(4)匯聚到面陣檢測(cè)器(6)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述平像場(chǎng)凸面光柵分光系統(tǒng)，其特征在于，所述凸面光柵(5)半徑 r大于大凹面反射鏡(4)半徑R的一半。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述平像場(chǎng)凸面光柵分光系統(tǒng)，其特征在于，所述入射狹縫(3)中心點(diǎn)到凸面光柵(5)和大凹面反射鏡⑷公共球心的距離為h，h = R^Ar2-Rl。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種平像場(chǎng)凸面光柵分光系統(tǒng)，包括光源、聚光鏡、入射狹縫、大凹面反射鏡、凸面光柵和面陣檢測(cè)器，凸面光柵和大凹面反射鏡的球心位于同一點(diǎn)上，且光軸重合，入射狹縫放置在過(guò)凸面光柵和大凹面反射鏡公共球心并垂直于公共光軸的平面內(nèi)，方向與公共光軸平行，面陣檢測(cè)器放置在過(guò)凸面光柵和大凹面反射鏡公共球心并垂直于公共光軸的平面內(nèi)，與入射狹縫分布在光軸的兩側(cè)。此分光系統(tǒng)具有高光譜分辨率、光譜像畸變趨于零、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便和制作成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01J3/18GK101852649SQ20101019668
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者倪爭(zhēng)技, 夏俊, 莊松林, 張大偉, 徐邦聯(lián), 朱冬月, 黃元申 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)