一種多頻帶光譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種多頻帶光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的光譜儀，由于其中的光學(xué)元件一一光柵是波長(zhǎng)線性的，所以得到的光譜也 是波長(zhǎng)線性的。在相干光學(xué)成像領(lǐng)域，通常的做法是將記錄的相干光譜做傅里葉變換來(lái)得 到圖像。由于得到的光譜是波長(zhǎng)線性的，因此在進(jìn)行傅里葉變換前必須將光譜從波長(zhǎng)空間 利用插值法變換到頻域空間，這將降低成像速度。而且由于存在頻域的非線性影響，還會(huì)導(dǎo) 致相干光學(xué)成像的深度較淺，成像時(shí)的噪聲較大。
[0003] 傳統(tǒng)的光譜儀，只能適用于某種特定波長(zhǎng)的光，如果入射光的波長(zhǎng)改變，就需要更 換為相應(yīng)波長(zhǎng)的光譜儀。這樣的光譜儀，適用范圍比較窄。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 為了解決傳統(tǒng)的光譜儀只能適用于特定中心波長(zhǎng)的入射光的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新 型提出了一種多頻帶光譜儀，包括單模光纖、準(zhǔn)直單元、光柵、聚焦單元和陣列相機(jī)，光譜儀 的入射光由單模光纖引入，經(jīng)由準(zhǔn)直單元將其轉(zhuǎn)換為平行光，以預(yù)先設(shè)定的角度入射到光 柵，出射的光譜經(jīng)由聚焦單元聚焦到位于像平面的陣列相機(jī)，由陣列相機(jī)實(shí)時(shí)記錄光譜；準(zhǔn) 直單元可轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著準(zhǔn)直單元的轉(zhuǎn)動(dòng)，入射角改變，此時(shí)只需進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試，就可以實(shí)現(xiàn) 保持光柵、聚焦單元和陣列相機(jī)固定不動(dòng)的前提下，通過(guò)準(zhǔn)直單元的轉(zhuǎn)動(dòng)、入射角改變使光 譜儀適用于不同中心波長(zhǎng)的入射光。
[0005] 為了使光學(xué)器件對(duì)光進(jìn)行頻率線性的散射，本實(shí)用新型使用了一種線性頻域光柵 的設(shè)計(jì)方法，包括將衍射介質(zhì)附著在棱鏡上形成衍射層，再蓋上一層光學(xué)玻璃保護(hù)層；由
[0006] Ii1Sin Θ i = n 2sin Θ 2
[0007] 得到入射光經(jīng)過(guò)光學(xué)玻璃保護(hù)層后的出射角，其中1^為第一介質(zhì)的折射率，112為 第二介質(zhì)的折射率，此處的第一介質(zhì)可以是空氣，此處的第二介質(zhì)是光學(xué)玻璃保護(hù)層，Θ i 為入射光入射光學(xué)玻璃保護(hù)層的入射角，θ2為入射光經(jīng)過(guò)光學(xué)玻璃保護(hù)層后的出射角，Θ 2 也是入射光進(jìn)入衍射層時(shí)的入射角；然后由光柵方程：
[0008] λ · μ · m = sin Θ 2+sin Θ 3
[0009] 得到入射光經(jīng)過(guò)衍射層后的衍射角，其中λ為入射光的波長(zhǎng)，μ為衍射層的單位 條紋數(shù)，m為衍射光所在的級(jí)數(shù)，θ3為入射光經(jīng)過(guò)衍射層后的衍射角；棱鏡的折射率由制作 捸鐿的光學(xué)材料決宙，具體為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種多頻帶光譜儀，其特征在于，所述多頻帶光譜儀包括單模光纖、準(zhǔn)直單元、光柵、 聚焦單元和陣列相機(jī)，所述多頻帶光譜儀的入射光由單模光纖引入，經(jīng)由準(zhǔn)直單元將其轉(zhuǎn) 換為平行光，以預(yù)先設(shè)定的角度入射到光柵，出射的光譜經(jīng)由聚焦單元聚焦到位于像平面 的陣列相機(jī)，由陣列相機(jī)實(shí)時(shí)記錄光譜；準(zhǔn)直單元可轉(zhuǎn)動(dòng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種多頻帶光譜儀，其特征在于，所述陣列相機(jī)是線性陣列相 機(jī)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種多頻帶光譜儀，其特征在于，所述多頻帶光譜儀還包括第 一反射鏡；所述多頻帶光譜儀的入射光由單模光纖引入，經(jīng)由準(zhǔn)直單元將其轉(zhuǎn)換為平行光， 以預(yù)先設(shè)定的角度入射到光柵，出射的光譜經(jīng)第一反射鏡反射后由聚焦單元聚焦到位于像 平面的陣列相機(jī)，由陣列相機(jī)實(shí)時(shí)記錄光譜。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種多頻帶光譜儀，其特征在于，所述多頻帶光譜儀還包括第 二反射鏡；所述多頻帶光譜儀的入射光由單模光纖引入，經(jīng)由準(zhǔn)直單元將其轉(zhuǎn)換為平行光， 以預(yù)先設(shè)定的角度入射到光柵，出射的光譜經(jīng)由聚焦單元和第二反射鏡聚焦到位于像平面 的陣列相機(jī)，由陣列相機(jī)實(shí)時(shí)記錄光譜。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種多頻帶光譜儀，其特征在于，所述多頻帶光譜儀還包括第 一反射鏡和第二反射鏡；所述多頻帶光譜儀的入射光由單模光纖引入，經(jīng)由準(zhǔn)直單元將其 轉(zhuǎn)換為平行光，以預(yù)先設(shè)定的角度入射到光柵，出射的光譜經(jīng)第一反射鏡反射后由聚焦單 元和第二反射鏡聚焦到位于像平面的陣列相機(jī)，由陣列相機(jī)實(shí)時(shí)記錄光譜。
6. 如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的多頻帶光譜儀，其特征在于，所述光柵是線性頻域 光柵。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種多頻帶光譜儀，其特征在于，所述的線性頻域光柵包括光 學(xué)玻璃保護(hù)層、衍射層和棱鏡；衍射介質(zhì)附著在棱鏡上形成所述的衍射層，光學(xué)玻璃保護(hù)層 蓋在衍射層上。
8. 如權(quán)利要求7所述的一種多頻帶光譜儀，其特征在于，所述棱鏡的K i、K2、K3、Lp L2、 LjP衍射層的單位條紋數(shù)μ滿足如下條件：下列算式 / \
對(duì)波數(shù)k為常數(shù)；其中，k = 2π/λ，λ為入射光的波長(zhǎng)；&、1(2、1(3山山、1^為表征制 作棱鏡的光學(xué)材料的光學(xué)特性的常數(shù)參數(shù)；η?
η(λ) 為棱鏡的光學(xué)折射率；Θ 3為入射光經(jīng)過(guò)衍射層后的衍射角；α為棱鏡的底角；k。為入射光 譜的中心波長(zhǎng)所對(duì)應(yīng)的波數(shù)，k。= 2π/λ。，λ。為入射光譜的中心波長(zhǎng)。
9.如權(quán)利要求8所述的一種多頻帶光譜儀，其特征在于，所述棱鏡是等角棱鏡。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及光學(xué)領(lǐng)域，特別涉及一種多頻帶光譜儀。本實(shí)用新型的多頻帶光譜儀包括單模光纖、準(zhǔn)直單元、光柵、聚焦單元和陣列相機(jī)，光譜儀的入射光由單模光纖引入，經(jīng)由準(zhǔn)直單元將其轉(zhuǎn)換為平行光，以預(yù)先設(shè)定的角度入射到光柵，出射的光譜經(jīng)由聚焦單元聚焦到位于像平面的陣列相機(jī)，由陣列相機(jī)實(shí)時(shí)記錄光譜。本實(shí)用新型的多頻帶光譜儀，可以適用于不同中心波長(zhǎng)的入射光。
【IPC分類】G01J3-28, G01J3-02
【公開號(hào)】CN204556107
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520164511
【發(fā)明人】胡志林
【申請(qǐng)人】美昇科技（成都）有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年3月23日