[发明专利]一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及光谱技术领域，具体涉及一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法。

背景技术

衍射光栅（以下简称光栅）是光谱分析仪器的核心元件。衍射效率是评价光栅性能最为重要的技术指标之一，也是评价光谱仪器能量传输特性的基本因素。衍射效率分为绝对衍射效率和相对衍射效率。在实际测量中，衍射效率通常指的是相对衍射效率，即探测器接收到的给定级次和波长的衍射光通量与接收到的标准反射镜的反射光通量之比。同一块光栅对于某一波长λ的不同衍射级次的衍射效率是不同的。光栅客户往往对所需求的光栅提出要求，要求光栅的衍射效率在某一波长λ的第m级次必须达到规定的技术指标要求，所以光栅的研制和生产单位，对它所研制、生产出的光栅要进行光栅衍射效率的测试。

经过半个多世纪的发展，光栅衍射效率的测量方法已从传统的线谱法发展为连续扫描法。连续扫描法能够给出衍射效率相对于波长的连续曲线，这样可以反映包括光栅Rayleigh异常和共振异常等在内的衍射特性，同时也可以使光栅用户对光栅有一个非常直观的印象。

对光栅衍射效率测量原理进行分析，发现在测量过程中，当待测光栅的规格和入射波长发生变化时，由光栅色散引起的出射光谱宽度和光栅旋转造成的光束截面将发生不同程度的变化，产生不可避免的误差，造成测量结果的不准确。

发明内容

本发明为解决现有的光栅衍射效率测量方法存在测量误差并导致测量结果不准确的问题，提供一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法。

一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、对前置单色仪进行波长标定；

步骤二、打开测量单色仪，将参考平面反射镜放在第二转台上；设置待测平面光栅参数，根据待测平面光栅的测试波长设置前置单色仪的输出波长，控制器控制第二转台对参考平面反射镜进行扫描，获得参考平面反射镜的反射光通量；

步骤三、将待测平面光栅放在第二转台上，根据待测平面光栅的测试波长设置前置单色仪的输出波长，控制器控制第二转台待测平面光栅进行扫描，获得待测平面光栅的衍射光通量；对步骤二获得的反射光通量与衍射光通量求比值，获得存在误差的待测平面光栅衍射效率测量值M₀；

步骤四、计算光谱增宽宽度和光束截面变化因子；所述光谱增宽宽度公式为：上式中，f为测量单色仪成像镜的焦距，Δλ前置单色仪的输出带宽，λ为入射波长，β为光栅衍射角，d为待测平面光栅的光栅常数；

所述光束截面变化因子公式为：式中，γ为衍射效率测试仪的偏离角，k₁(θ)为入射光束截面因子，k₂(θ)为衍射光束截面因子；

步骤五、根据补偿模型公式，将步骤四中的光谱增宽宽度Δw、光束截面变化因子k(θ)和步骤三中的测量误差值M₀带入补偿模型，获得待测平面光栅的衍射效率；所述待测平面光栅的衍射效率用公式表示为：