[发明专利]一种光楔延迟消偏振的光栅转动分光装置及方法

权利要求书

1.一种光楔延迟消偏振的光栅转动分光装置，其特征在于，包括出射光及入射光、光楔延迟板、抛物面反射镜、转动衍射光栅、反射和聚焦系统、数据探测系统；所述光楔延迟板，用于消除偏振敏感度；所述抛物面反射镜，用于对光线准直和聚焦；所述转动衍射光栅，用于对入射光色散分光；所述反射和聚焦系统，包括平面反射镜、透镜、可变孔径轮；所述平面反射镜，用于对光进行反射；所述透镜，用于对光进行聚焦；所述可变孔径轮，用于选择不同的狭缝宽度，所述可变孔径轮的轮面上刻有不同孔径大小的狭缝，通过电机控制所述可变孔径轮的转动，来选择所述可变孔径轮上的不同的狭缝宽度；所述数据探测系统包括平面反射镜、出射狭缝、双色近红外光电探测器、信号放大器及模数转换器；所述平面反射镜，用于对光进行反射，改变光的传播方向；所述出射狭缝，用于接收出射单色光；所述双色近红外光电探测器，用于进行光电变换；所述信号放大器用于信号放大；所述模数转换器，用于模数转换。

2.如权利要求1所述的光楔延迟消偏振的光栅转动分光装置，其特征在于，所述可变孔径轮为可转动的可变孔径轮；所述来选择所述可变孔径轮上的不同的狭缝宽度，用于选择光栅转动分光装置不同的波长分辨带宽。

3.如权利要求1所述的光楔延迟消偏振的光栅转动分光装置，其特征在于，所述入射光波长调谐由转动衍射光栅的角位置控制。

4.如权利要求1所述的光楔延迟消偏振的光栅转动分光装置，其特征在于，所述光楔延迟板由光轴正交、楔角相等且斜面并列互相紧贴的两个光楔胶合而成。

5.如权利要求1所述的光楔延迟消偏振的光栅转动分光装置，其特征在于，所述转动衍射光栅是由若干等间距等宽度的狭缝组成，所述转动衍射光栅为45mm×60mm大尺寸全息闪耀光栅，刻划密度为1000l/mm，闪耀波长为900nm，波长范围是600nm～1700nm。

6.一种光楔延迟消偏振的光栅转动分光方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：来自待测器件的光通过光纤输入连接器进入光路第一通，首先到达光楔延迟板；

步骤2：当入射光的偏振面与光楔延迟板第一光楔光轴成π/4并垂直入射到其表面时，板上不同部位的光线会产生不同程度的相位延迟；设L₁和L₂分别表示第一和第二光楔在某一点处光楔的厚度，由第一光楔产生的相位差为2πL₁(nS-nP)/λ，由第二光楔产生的相位差为-2πL₂(n_S-n_P)/λ，总的相位差为2π(L₁-L₂)(n_S-n_P)/λ，其中，n_S和n_P分别为光楔对S偏振光和P偏振光的折射率，λ为入射光波长；随着光楔延迟板厚度的变化，出射光将包含所有的偏振状态，总积分后能够达到退偏合成的效果；

步骤3：消除偏振后的光由抛物面反射镜准直后照射到衍射光栅上，该光栅工作在Littrow条件下，通过转动光栅，改变入射角θ，解析出期望的波长λ所对应的光栅角位置，从而调谐入射光波长；入射光在光栅上发生衍射，不同波长的衍射光以不同的衍射角散射回来；

步骤4：散射回来且满足Littrow条件波长的衍射光通过同一抛物面反射镜返回并进入反射和聚焦系统，通过被反射和聚焦系统中的平面反射镜反射和透镜聚焦，最终成像在可变孔径轮的某一狭缝上，转动可变孔径轮，来选择不同宽度的狭缝，以选择光栅转动分光装置不同的波长分辨带宽；

步骤5：当光束从狭缝出来，光束经过光路一通形成准单色光后光路第一通结束，进入光路第二通，进入光路第二通的光束被平面反射镜反射到同一块抛物面反射镜上，经过抛物面反射镜准直后再次照射到同一块衍射光栅上，离开狭缝的光被平面反射镜反射到同一抛物面反射镜上，经过抛物面反射镜准直后照射到同一块衍射光栅上，光束在光路第二通内进一步色散，将光路第一通形成的准单色光进一步调谐滤波，消除准单色光附加的散光,形成二次衍射光；

步骤6：二次衍射光通过抛物面反射镜和平面反射镜反射并被聚焦成像在数据探测系统的出射狭缝处，狭缝入口用以接收出射光，狭缝出口处放置较小光敏面的双色近红外探测器，双色近红外探测器将光信号转换为电信号，电信号再经过差分放大后传输给模数转换器，模数转换器将模拟信号转换成数字信号后输出，作为最终的光谱信号。