CN104515597A - 采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学*** - Google Patents
采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学*** Download PDFInfo
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Abstract
采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***，涉及光谱仪分光***领域，解决了现有离轴式光栅色散光谱***存在的体积大、装调困难、稳定性差的问题。包括成像透镜、位于成像透镜像方焦点处的狭缝、准直透镜、分光元件、会聚透镜和CCD探测器；分光元件包括两个完全相同的体全息光栅和一个棱镜，两个体全息光栅分别胶合在棱镜两侧，成像透镜将物光成像于狭缝，准直透镜将其准直为平行光，经第一个体全息光栅衍射分光后，在第一个体全息光栅与棱镜交界面处发生折射进入棱镜，在棱镜底面发生全反射到达棱镜与第二个体全息光栅交界面处，经第二个体全息光栅衍射分光后经会聚透镜会聚于CCD探测器上。本发明结构紧凑，装调简单，光能利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及光谱仪分光***技术领域，具体涉及一种采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***。
背景技术
光谱仪是用来获取目标光谱信息的仪器，通过目标的光谱图像对目标进行探测识别或物质成分分析，在国民生产、科学研究和军事等领域得到广泛应用。
光谱仪分光***，按其分光原理可分为色散式和调制式。色散式分为棱镜色散光谱***和光栅色散光谱***，调制式主要是傅里叶变换***。色散型的光谱分光***中，棱镜的色散率低，分光能力较差，无法达到高分辨率的要求；浮雕光栅的衍射效率低，光能利用率不高；光栅色散光谱***包括反射式***和透射式***，反射式***中最常用的C-T结构(Czerny-Turner结构)如图3所示，光线依次经入射狭缝2、准直镜13准直、光栅11、会聚镜14会聚至出射狭缝12，该结构采用单个光栅11分光，光栅11是一种反射式光栅；使用单个体全息光栅8的透射式结构如图4所示，光线依次经入射狭缝2、准直镜13准直、体全息光栅8、会聚镜14会聚至出射狭缝12。现有的光栅色散光谱***入射光和出射光存在一定的夹角，属于离轴***，体积大，装调困难，稳定性差。
发明内容
为了解决现有离轴式光栅色散光谱***存在的体积大、装调困难、稳定性差的问题，本发明提供一种采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***，包括：成像透镜、位于成像透镜像方焦点处的狭缝、准直透镜、分光元件、会聚透镜和CCD探测器；所述成像透镜的像方焦点与准直透镜的物方焦点重合，所述分光元件由两个完全相同的体全息光栅和一个棱镜组成，两个体全息光栅分别胶合在棱镜两侧，棱镜底角与体全息光栅布拉格角相等；
所述成像透镜将物光成像于狭缝，准直透镜将其准直为平行光，经第一个体全息光栅衍射分光后，在第一个体全息光栅与棱镜交界面处发生折射进入棱镜，在棱镜底面发生全反射到达棱镜与第二个体全息光栅交界面处，经第二个体全息光栅衍射分光后经会聚透镜会聚于CCD探测器上。
所述成像透镜、准直透镜和会聚透镜可以是单片透镜，也可以是由多片透镜组成的镜组。
所述CCD探测器可以选择面阵CCD或线阵CCD。
所述棱镜为施密特棱镜或为截去顶角的施密特棱镜。
所述体全息光栅通过保护玻璃固定在基板上。
本发明的有益效果是：相比现有离轴式光栅色散光谱***，本发明的采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***中，采用两个体全息光栅和一个棱镜的组合作为分光元件，分光性能更好；本发明为同轴光学***，结构紧凑，装调简单，稳定性强，更利于仪器的小型化；本发明采用的体全息光栅具有更高的衍射效率，光能利用率高，分光能力更强。
附图说明
图1为本发明的采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***的光路示意图。
图2为分光元件的结构示意图。
图3为现有Czerny-Turner结构的示意图。
图4为使用单个体全息光栅的透射式结构的示意图。
图中：1、成像透镜，2、狭缝，3、准直透镜，4、分光元件，5、会聚透镜，6、CCD探测器，7、保护玻璃，8、体全息光栅，9、基板，10、棱镜，11、光栅，12、出射狭缝，13、准直镜，14、会聚镜。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***，由成像透镜1、狭缝2、准直透镜3、分光元件4、会聚透镜5和CCD探测器6组成。成像透镜1的像方焦点与准直透镜3的物方焦点重合，并且狭缝2位于该焦点处即准直透镜3前焦面上。
如图2所示，分光元件4由两个完全相同的体全息光栅8和一个棱镜10组成，这两个体全息光栅8分别固定在棱镜10两侧，首先通过保护玻璃7将体全息光栅8固定在基板9上，一个全息光栅8对应一个保护玻璃7和一个基板9，再将两个体全息光栅8分别与棱镜10两侧胶合在一起。棱镜10底角的大小取决于体全息光栅8的布拉格角，棱镜10的底角与体全息光栅8的布拉格角相等，以保证光以布拉格角入射到体全息光栅8上。
成像透镜1、准直透镜3和会聚透镜5可以是单片透镜，也可以是由多片透镜组成的镜组。光通量对于光学***非常重要，因此成像透镜1和准直透镜3应当具有尽可能大的相对孔径，且当入射光接***行光时，成像透镜1可以与准直透镜3的结构相同，将其倒置即可。
本实施方式中，CCD探测器6可以选择面阵CCD或线阵CCD。
本实施方式中，棱镜10为施密特棱镜或为截去顶角的施密特棱镜。
本发明的采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***中，物光经过成像透镜1后成像于狭缝2处，准直透镜3将经过狭缝2的出射光准直为平行光入射到分光元件4处，平行光经过第一个体全息光栅8衍射分光后，在第一个体全息光栅8与棱镜10交界面处发生折射进入棱镜10，在棱镜10底面发生全反射到达棱镜10与第二个体全息光栅8交界面处，经过第二个体全息光栅8衍射分光后经过会聚透镜5会聚于CCD探测器6像面处。其中，中心光线的+1级光谱的光路完全对称，因此光线将沿着与入射光平行的方向出射，***为同轴光学***。
Claims (5)
1.采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***，其特征在于，包括：成像透镜(1)、位于成像透镜(1)像方焦点处的狭缝(2)、准直透镜(3)、分光元件(4)、会聚透镜(5)和CCD探测器(6)；所述成像透镜(1)的像方焦点与准直透镜(3)的物方焦点重合，所述分光元件(4)由两个完全相同的体全息光栅(8)和一个棱镜(10)组成，两个体全息光栅(8)分别胶合在棱镜(10)两侧，棱镜(10)底角与体全息光栅(8)布拉格角相等；
所述成像透镜(1)将物光成像于狭缝(2)，准直透镜(3)将其准直为平行光，经第一个体全息光栅(8)衍射分光后，在第一个体全息光栅(8)与棱镜(10)交界面处发生折射进入棱镜(10)，在棱镜(10)底面发生全反射到达棱镜(10)与第二个体全息光栅(8)交界面处，经第二个体全息光栅(8)衍射分光后经会聚透镜(5)会聚于CCD探测器(6)上。
2.根据权利要求1所述的采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***，其特征在于，所述成像透镜(1)、准直透镜(3)和会聚透镜(5)可以是单片透镜，也可以是由多片透镜组成的镜组。
3.根据权利要求1所述的采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***，其特征在于，所述CCD探测器(6)可以选择面阵CCD或线阵CCD。
4.根据权利要求1所述的采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***，其特征在于，所述棱镜(10)为施密特棱镜或为截去顶角的施密特棱镜。
5.根据权利要求1所述的采用体全息光栅和棱镜组合分光的光谱仪同轴光学***，其特征在于，所述体全息光栅(8)通过保护玻璃(7)固定在基板(9)上。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108376902A (zh) * | 2016-12-20 | 2018-08-07 | 中国航空制造技术研究院 | 正交体全息光栅固体激光器 |
| CN110632058A (zh) * | 2019-11-04 | 2019-12-31 | 宁波源禄光电有限公司 | 一种用于拉曼光谱分析的小型分光装置 |
| US11085821B2 (en) | 2018-08-15 | 2021-08-10 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Spectrometer and spectral detection and analysis method using the same |
| CN113740925A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-03 | 吉林大学 | 一种自适应光学***标定装置以及方法 |
| US11402267B2 (en) | 2018-11-02 | 2022-08-02 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Light splitting device and method for manufacturing the same, method for dispersing light, and spectrometer |
| US11640069B2 (en) | 2018-11-02 | 2023-05-02 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Light extraction device, detection device, and method for using same |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110228267A1 (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Olympus Corporation | Reflection grating, and spectrograph and pulse shaper using the reflection grating |
| CN103134587A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-06-05 | 北京理工大学 | 一种基于体全息光栅组件分光的光谱分光成像***光路 |
| US8786924B1 (en) * | 2010-03-15 | 2014-07-22 | Wasatch Photonics, Inc. | Grating for tuning a light source |
-
2014
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8786924B1 (en) * | 2010-03-15 | 2014-07-22 | Wasatch Photonics, Inc. | Grating for tuning a light source |
| US20110228267A1 (en) * | 2010-03-19 | 2011-09-22 | Olympus Corporation | Reflection grating, and spectrograph and pulse shaper using the reflection grating |
| CN103134587A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-06-05 | 北京理工大学 | 一种基于体全息光栅组件分光的光谱分光成像***光路 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108376902A (zh) * | 2016-12-20 | 2018-08-07 | 中国航空制造技术研究院 | 正交体全息光栅固体激光器 |
| CN108376902B (zh) * | 2016-12-20 | 2020-02-11 | 中国航空制造技术研究院 | 正交体全息光栅固体激光器 |
| US11085821B2 (en) | 2018-08-15 | 2021-08-10 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Spectrometer and spectral detection and analysis method using the same |
| US11402267B2 (en) | 2018-11-02 | 2022-08-02 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Light splitting device and method for manufacturing the same, method for dispersing light, and spectrometer |
| US11640069B2 (en) | 2018-11-02 | 2023-05-02 | Boe Technology Group Co., Ltd. | Light extraction device, detection device, and method for using same |
| CN110632058A (zh) * | 2019-11-04 | 2019-12-31 | 宁波源禄光电有限公司 | 一种用于拉曼光谱分析的小型分光装置 |
| CN110632058B (zh) * | 2019-11-04 | 2022-05-03 | 宁波源禄光电有限公司 | 一种用于拉曼光谱分析的小型分光装置 |
| CN113740925A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-03 | 吉林大学 | 一种自适应光学***标定装置以及方法 |
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