[发明专利]一种傅立叶变换光谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种傅立叶变换光谱仪。

背景技术

傅立叶变换光谱仪采用迈克尔逊干涉仪作为核心部件，其基本原理是：准直的光束入射干涉仪中，通过干涉仪中动镜的运动，获取不同光程差下的干涉图，将获取的干涉图进行傅立叶变换即可得到对应的光谱图，从而实现光谱探测。

而传统的迈克尔逊干涉仪主要是由分束器、固定的平面反射镜和运动的扫描反射镜构成，其中平面反射镜和扫描反射镜正交，且两者与分束器的夹角均为45度。由于受到分束镜的偏振效应影响，通过干涉仪的光束能量相对较低。

这种干涉仪在经过分束器之后，反射光路和透射光路相互正交，这就使得干涉仪的器件分别在反射和透射两个光路方向上延伸，大大增大了干涉仪的体积。

虽然通过缩短光路可以实现干涉仪体积的缩小，但控制扫描反射镜移动的移动器件本身也会占据两个光路方向上的空间，不能从根本上解决干涉仪体积大的问题，也就无法有效的减小傅立叶变换光谱仪的体积。

发明内容

为了解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种体积小、成本低、分辨率高、公差要求小的傅立叶变换光谱仪。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种傅立叶变换光谱仪，包括：

光源和准直单元，所述光源发出的光经准直单元准直后入射到分束器上；

分光单元，所述分光单元包括分束器、透射光折叠镜、第一反射镜、第二反射镜和移动部件；所述分束器将入射光分成两束，分束后的反射光被第一反射镜回射至分束器，分束后的透射光经过所述透射光折叠镜反射后被第二反射镜回射至分束器；所述透射光折叠镜将所述透射光折向所述反射光的方向；所述移动部件移动所述第一反射镜和／或第二反射镜用于改变光程差；

探测单元，经过第一反射镜、第二反射镜回射的光经过所述分束器透射、反射后被探测单元接收。

作为优选，所述透射光折叠镜为平面反射镜。

作为优选，所述透射光折叠镜与所述分束器平行。

作为优选，所述第一反射镜和／或第二反射镜为平面反射镜或角反射镜。

进一步，所述第一反射镜、第二反射镜均为角反射镜时，所述移动部件转动移动所述第一反射镜、第二反射镜。

进一步，所述移动部件包括摆轴和分别与摆轴相连的第一摆臂、第二摆臂，所述第一反射镜、第二反射镜分别与第一摆臂、第二摆臂相连；所述摆轴带动第一摆臂、第二摆臂摆动，第一摆臂、第二摆臂再带动第一反射镜、第二反射镜运动，改变光程差。

进一步，所述光源发出的光经准直单元准直后以30°角入射到分束器上。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、体积小、成本低

通过透射光路中的透射光折叠镜将透射光向反射光的方向上折叠，因原有的反射光光路仍有器件，透射光转向反射光的方向不会额外占据反射光方向上的空间，使得光谱仪在透射方向上的空间大大减小，缩小了光谱仪的体积；

通过将透射光向反射光的方向上折叠，可以方便地采用一个动力机构同时控制反射和透射两个光路方向上的反射镜的移动，从而实现了采用最少的光学器件实现光谱仪体积减小的目的，降低了成本。

2、高光谱分辨率

在线性马达带动下，可以获取马达移动行程两倍的光程差；在摆臂摆动机构带动下，可以实现约4倍角镜在光轴方向运动距离的光程差，提高了光谱仪的光谱分辨率。

3、公差要求小

本发明的光谱仪使用单一折叠镜实现光路折叠，利用较少的光学器件缩小了干涉仪的体积的同时，也可选用角反射镜实现光束回射，降低了光谱仪光学准直精度，便于制作实现。

4、光束能量利用率高

本发明采用30°角斜入射的方式，经分束器分束的反射光和透射光不再相互正交，可以降低由分束镜引入的偏振效应的影响，使更多的光通过干涉仪，光束能量利用率高。

附图说明

图1为实施例1中傅立叶变换光谱仪结构示意图；

图2为实施例2中傅立叶变换光谱仪结构示意图；

图3为实施例4中傅立叶变换光谱仪结构示意图。

具体实施方式

实施例1

请参阅图1，一种傅立叶变换光谱仪，应用于红外领域，包括光源11、准直单元12、分光单元201和探测单元3。

所述光源11发出的光经准直单元12准直后入射到分束器21上；所述光源11为红外光源，所述准直单元12的准直镜为抛物面反射镜；