[发明专利]一种交错折叠式小型高光谱分辨率光栅单色仪的光路结构

说明书

技术领域

本发明属于光谱分析仪器技术领域，涉及一种交错折叠式小型高光谱分辨率光栅单色仪的光路结构。

背景技术

单色仪是一种用来获取准单色光的分光仪器，是进行光谱分析和光谱特性测量的基本测试设备，如今广泛应用于科研、生产和质控等领域。随着现代科学技术的不断发展，小型化、轻量化、便携化和高分辨率逐渐成为了单色仪发展的主流趋势。常规的单色仪由入射狭缝、准直物镜、平面光栅、会聚物镜、出射狭缝和转台组成，该结构形式的单色仪为获得高的光谱分辨率则增加系统准直物镜和成像物镜的焦距，然而焦距的增大导致仪器体积增大，重量增加。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种交错折叠式小型高光谱分辨率光栅单色仪的光路结构，该结构紧凑、体积小、重量轻、光谱分辨率高。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种交错折叠式小型高光谱分辨率光栅单色仪的光路结构，该光路结构包括：入射狭缝、准直物镜、平面光栅、会聚物镜、出射狭缝和转台；该光路结构还包括：第一折转反射镜和第二折转反射镜；入射狭缝发出的光束，经第一折转反射镜折转光路后照射于准直物镜准直，光束准直之后由平面光栅色散分光，色散光束由会聚物镜会聚后经第二折转反射镜折转光路，聚焦于出射狭缝处，从而获得准单色光，平面光栅固定在转台上，通过转台转动平面光栅使不同波长的单色光在出射狭缝处输出。

本发明的有益效果是：本发明系统结构紧凑，体积小，重量轻，加工和装校简单。折转反射镜将光路交错折叠于仪器内部有效压缩了仪器长度方向的体积，压缩量相当于仪器宽度值，且采用柱面反射镜作为折转反射镜时可有效减小系统象散从而提高仪器出射光谱的能量集中度。系统具有光学特性的对称从而可有效消除轴外像差提高成像质量。

附图说明

图1本发明一种交错折叠式小型高光谱分辨率光栅单色仪的光路结构的第一光路图。

图2本发明一种交错折叠式小型高光谱分辨率光栅单色仪的光路结构的第二光路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明一种交错折叠式小型高光谱分辨率光栅单色仪的光路结构，包括入射狭缝1、第一折转反射镜2、准直物镜3、平面光栅4、会聚物镜5、第二折转反射镜6、出射狭缝7和转台8；所述准直物镜3和会聚物镜5均采用凹球面反射镜，两物镜焦距相等或近似相等；平面光栅4采用反射式光栅；第一折转反射镜2和第二折转反射镜6用于将光路交错折叠于仪器内部以缩小仪器体积，两折转反射镜即可采用平面反射镜也可采用柱面反射镜(可消除系统象散)；转台8用于转动平面光栅4以使不同波长的单色光在出射狭缝处输出。

从入射狭缝1发出的光束经第一折转反射镜2折转光路后照射于准直物镜3，光束准直之后由平面光栅4色散分光，色散光束由会聚物镜5会聚后经第二折转反射镜6折转光路后聚焦于出射狭缝7处，从而获得准单色光。

实施实例1：

本发明的光路结构中如图1所示，单色仪工作波段为400～800nm，物方数值孔径为0.07；准直物镜3和会聚物镜5均为球面反射镜，曲率半径均为600mm，离轴角分别为7°和5.5°，焦距分别为300mm和296.5mm；平面光栅4采用光栅常数为1/1200mm的反射式刻划光栅；采用柱面反射镜作为第一折转反射镜2消除系统象散时，柱面反射镜曲率半径为5400mm，或者采用柱面反射镜作为第二折转反射镜6消除系统象散时，柱面反射镜曲率半径为3200mm。

通过光学设计软件追迹，本实例构成的一种交错折叠式小型高光谱分辨率光栅单色仪的光路结构的理论分辨率可达0.1nm，光路长宽为194mm×172mm。

实施实例2：

本发明的光路结构中如图2所示，单色仪工作波段为400～800nm，物方数值孔径为0.07；准直物镜3和会聚物镜5均为球面反射镜，曲率半径均为600mm，离轴角分别为6.5°和8°，焦距分别为300mm和295.2mm；平面光栅4采用光栅常数为1/1200mm的反射式刻划光栅；采用柱面反射镜作为第一折转反射镜2消除系统象散时，柱面反射镜曲率半径为3300mm，或者采用柱面反射镜作为第二折转反射镜6消除系统象散时，柱面反射镜曲率半径为4400mm。

通过光学设计软件追迹，本实例构成的一种交错折叠式小型高光谱分辨率光栅单色仪的光路结构的理论分辨率可达0.3nm，光路长宽为194mm×172mm。