一種濾波系統的制作方法
【專利摘要】一種濾波系統，包括光線收集端子，收集多波長復合光譜的光線；第一透鏡組，具有負屈光度，至少包括具有正屈光度的第一透鏡和具有負屈光度的第二透鏡；衍射光柵；第二透鏡組，具有正屈光度和非球面表面，第二透鏡組至少包括一復合透鏡；濾波元件，濾波元件至少包括兩個具有反射功能的表面，入射光線中的所需波長的光線經過濾波元件后，被光線分離端子所接收提取，其余波長的光線被引導出濾波元件且不進入相應的光線分離端子形成干擾。
【專利說明】
一種濾波系統
技術領域
[0001]本發明屬于光學器件領域，尤其是實現多光譜的分離。
【背景技術】
[0002]傳統的濾波系統通常采用濾波鏡和反射鏡進行濾波分束，效果不好。同時，現有技術中為保證好的波段分離效果，需要采用大量的光學元件，導致成本提高，多個光學元件也對組裝制造提出更高的要求。需要注意的是，分離過程中的干擾光線也會對測試結果產生影響，以往的技術中沒有提出將待濾除光線引導出采集光路，徹底去除干擾光線的解決方案。
[0003]本發明提出的濾波系統能夠克服現有技術中的上述問題。
【發明內容】
[0004]本發明的濾波系統，包括光線收集端子，收集多波長復合光譜的光線；第一透鏡組，具有負屈光度，至少包括具有正屈光度的第一透鏡和具有負屈光度的第二透鏡;衍射光柵;第二透鏡組，具有正屈光度和非球面表面，第二透鏡組至少包括一復合透鏡;濾波元件，濾波元件至少包括兩個具有反射功能的表面，入射光線中的所需波長的光線經過濾波元件后，被光線分離端子所接收提取，其余波長的光線被引導出濾波元件且不進入相應的光線分離端子形成干擾。
[0005]本發明的有益效果:本發明提出的激光誘導擊穿光譜分析儀能夠克服現有技術中濾波效果不佳、波段分離不清的技術問題。
【附圖說明】
[0006]圖1為第一實施方式的濾波系統。
[0007]圖2為第二實施方式的濾波元件。
[0008]圖3為第三實施方式的濾波系統。
【具體實施方式】
[0009]圖1為濾波系統，包括:具有負屈光度的第一透鏡組I，第一透鏡組I至少包括具有正屈光度的第一透鏡LU和具有負屈光度的第二透鏡L12;光線收集端子收集的多波長復合光譜光線通過第一透鏡組I形成整體的光束整形，其中，具有正屈光度的第一透鏡LU將光束整體收攏，再經由具有負屈光度的第二透鏡L12整形擴散。光線經第二透鏡L12到達衍射光柵2，衍射光柵2對不同波長的光線具有不同的衍射角度，不同波長的光線因此被分散開。由于衍射現象將帶來色差等缺陷，造成聚焦及光斑形狀缺陷等問題，本發明中在衍射光柵后方優選設計消除色差缺陷的第二透鏡組，第二透鏡組至少包括一復合透鏡3。復合透鏡至少具有一面為非球面，由此還能夠進一步良好地修正外區像差，與不具有非球面的情況相比，即使光線經過透鏡彎折很大，也能夠良好的修正歪曲像差，從而能夠利用較少的光學透鏡實現系統的簡化。復合透鏡3將不同波長的光線以分散的角度全部引導至后方的濾波元件4。復合透鏡3，優選由一凹透鏡與一凸透鏡組合形成的具有正光焦度的復合透鏡。
[0010]濾波元件4為棱柱形，優選為三角柱，第一面為入射/出射面，第二面部分覆蓋有反射鏡面7，第三面附有可控制角度的陣鏡6。從復合透鏡3射出的光線以相同波長為一束入射至濾波元件4。入射光線進入濾波元件4后，經第二面的反射鏡面7反射至第三面，此時，陣鏡6被控制以一定角度接收所需波長如λ?的光束，并將所需波長光束反射出第一面，被射出的波長為λ?的光束經過光學系統，被與光線收集端子相間隔開的光線分離端子所接收提取。為最大程度地避免濾光元件4中待濾除波長如λ2、λ3的光束被反射進入所需波長的光線分離端子，可調整陣鏡的角度，將待濾除波長的光束被反射后在第一面形成全內反射，并從第二面未形成反射鏡面的部分射出濾光元件;可選擇地，調整第三面的陣鏡的角度，使待濾除波長的光束被第三面的陣鏡反射后直接從第二面未形成反射鏡面的部分射出濾光元件，或者通過控制陣鏡的角度，令待濾除波長的光束從第三面直接射出。從而，干擾光線被最大程度的引導出去。優選形成至少一個光線分離端子，對應收集不同波長的光線，入射/出射面上優選附加有濾光器5或涂覆有濾光膜，以濾除不需要的干擾光。
[0011]在另一實施方式中，如圖2所示，第二面的反射鏡面替換為附有可控制角度的陣鏡8，從復合透鏡3射出的光線以相同波長為一束入射至濾波元件4，入射光線進入濾波元件4后，經第二面的陣鏡8反射至第三面，此時，第三面的陣鏡6被控制以一定角度接收所需波長如λ?的光束，并將所需波長光束反射出第一面，被射出的波長為λ?的光束經過光學系統，被與光線收集端子相間隔開的光線分離端子所接收提取。為最大程度地避免濾光元件中待濾除波長如λ2、λ3的光束被反射進入所需波長的光線分離端子，第二面和第三面的陣鏡的角度被分別控制并相互配合，將待濾除波長的光束被第三面陣鏡6反射后在第一面形成全內反射，并從第二面射出濾光元件;可選擇地，調整第三面的陣鏡的角度，使待濾除波長的光束被第三面的陣鏡反射后直接從第二面射出濾光元件，或者通過控制第三面陣鏡6的角度，令待濾除波長的光束從第三面直接射出。從而，干擾光線被最大程度的引導出去。優選形成至少一個光線分離端子，對應收集不同波長的光線，入射面上優選附加有濾光器5或涂覆有濾光膜，以濾除不需要的干擾光。
[0012]濾波元件4還可以為具有五個以上表面的棱柱體，如圖3所示，至少包括入射面、第一出射面、第二出射面以及兩個具有反射功能的表面，入射光線中的所需波長的光線經過濾波元件后，被與第一出射面相鄰的光線分離端子所接收，其余波長的光線從不同于第一出射面的表面從濾波元件出射，不進入相應的光線分離端子形成干擾。濾波元件至少包括以下表面:第一面41為入射面，第二面42附有可控制角度的陣鏡6，第三面43為第二出射面，第四面44部分覆蓋有反射鏡面7，第五面45為第一出射面。從復合透鏡3射出的光線以相同波長為一束入射至濾波元件4。入射光線進入濾波元件4后，經第四面44的反射鏡面7反射至第二面42，第二面42的陣鏡6被控制以一定角度接收光線，并將所需波長的光線反射出第一出射面41，所需波長的光線被與第一出射面41相鄰的光線分離端子所接收，被進一步引導至光電檢測器。為最大程度地避免濾光元件4中待濾除波長如λ2、λ3的光束被反射進入所需波長的光線分離端子，可調整陣鏡6的角度，使其余波長的光束被反射后從第二出射面43或第四面44未覆蓋有反射鏡面的部分射出濾波元件，或其余波長的光束直接從第二面42射出濾波元件。從而，干擾光線被最大程度的引導出去。優選形成至少一個光線分離端子，對應收集不同波長的光線，入射面上優選附加有濾光器5或涂覆有濾光膜，以濾除不需要的干擾光。
[0013]其中，所述第一透鏡組I中第一透鏡Lll物側面到第二透鏡L12的像側面的距離Dl，與濾波系統總長度L比值優選為0.15〈D1/L〈0.3，如果小于該下限會使濾波系統過大，如果超過該上限值，會造成光線入射到濾波元件入射面的入射角度過小，影響調制范圍。同時，所述第一透鏡組I的焦距IFl I與復合透鏡3的焦距I F2 I的比值，滿足:0.65〈 I Fl I / I F2 I〈
0.72，在該范圍內可獲得更加良好的入射分布。
[0014]以上所述僅為本發明較佳實施例，并非用于限定本發明的實施范圍，凡依照本發明專利范圍所做出的同等變化與修飾，皆落入本發明專利涵蓋的范圍。
【主權項】
1.一種濾波系統，包括光線收集端子，收集多波長復合光譜的光線；第一透鏡組，具有負屈光度，至少包括具有正屈光度的第一透鏡和具有負屈光度的第二透鏡;衍射光柵;第二透鏡組，具有正屈光度和非球面表面，第二透鏡組至少包括一復合透鏡;濾波元件，濾波元件至少包括兩個具有反射功能的表面，入射光線中的所需波長的光線經過濾波元件后，被光線分離端子所接收提取，其余波長的光線被引導出濾波元件且不進入相應的光線分離端子形成干擾。2.根據權利要求1所述的濾波系統，濾波元件為三棱柱，至少包括以下表面:第一面為入射/出射面，第二面部分覆蓋有反射鏡面，第三面附有可控制角度的陣鏡，入射光線進入濾波元件后，經第二面的反射鏡面反射至第三面，第三面的陣鏡被控制以一定角度接收光線，并將所需波長的光線反射出第一面，所需波長的光線被與光線收集端子相間隔開的光線分離端子所接收。3.根據權利要求2所述的濾波系統，入射光線進入濾波元件后，經第二面的反射鏡面反射至第三面，調整第三面的陣鏡的角度，使其余波長的光束被反射后在第一面形成全內反射，并從第二面未形成反射鏡面的部分射出濾波元件;或者入射光線進入濾波元件后，經第二面的反射鏡面反射至第三面，調整第三面的陣鏡的角度，使其余波長的光束被第三面的陣鏡反射后直接從第二面未形成反射鏡面的部分射出濾光元件，或使其余波長的光束直接從第三面射出濾波元件。4.根據權利要求1所述的濾波系統，濾波元件為三棱柱，至少包括以下表面:第一面為入射/出射面，第二面附有可控制角度的陣鏡，第三面附有可控制角度的陣鏡，光線經第一面進入濾波元件內部，經第二面的陣鏡反射至第三面，第三面的陣鏡被控制以一定角度接收光線，并將所需波長的光線反射出第一面，所需波長的光線被與光線收集端子相間隔開的光線分離端子所接收。5.根據權利要求4所述的濾波系統，入射光線進入濾波元件后，經第二面的陣鏡反射至第三面，調整第三面的陣鏡的角度，使其余波長的光束被第三面的陣鏡反射后在第一面形成全內反射，并從第二面射出濾波元件;或者入射光線進入濾波元件后，經第二面的陣鏡反射至第三面，調整第三面的陣鏡的角度，使其余波長的光線從第二面和/或第三面射出濾波元件。6.根據權利要求1所述的濾波系統，濾波元件為具有五個以上表面的棱柱體，至少包括入射面、第一出射面、第二出射面以及兩個具有反射功能的表面，入射光線中的所需波長的光線經過濾波元件后，被與第一出射面相鄰的光線分離端子所接收，其余波長的光線從不同于第一出射面的表面從濾波元件出射，不進入相應的光線分離端子形成干擾，濾波元件至少包括以下表面:第一面為入射面，第二面附有可控制角度的陣鏡，第三面為第二出射面，第四面覆蓋有反射鏡面，第五面為第一出射面。7.根據權利要求6所述的濾波系統，入射光線經第一面進入濾波元件后，經第四面的反射鏡面反射至第二面，第二面的陣鏡被控制以一定角度接收光線，并將所需波長的光線反射出第五面，所需波長的光線被與第五面相鄰的光線分離端子所接收。8.根據權利要求7所述的濾波系統，入射光線進入濾波元件后，經第四面的反射鏡面反射至第二面，調整第二面的陣鏡的角度，使其余波長的光束被反射后從第三面或第四面未覆蓋有反射鏡面的部分射出濾波兀件，或者其余波長的光束直接從第二面射出濾波兀件。9.根據權利要求1所述的濾波系統，光線分離端子為多個，對應收集所需的不同波長的光線D
【文檔編號】G01N21/63GK105823761SQ201610217885
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月8日
【發明人】楊光, 韓旭, 劉可, 田地, 李穎超, 邱春玲, 李春生, 王成皓
【申請人】吉林大學