[发明专利]一种傅里叶变换平面光栅相对衍射效率测试仪

说明书

技术领域

本发明属于光谱技术领域，具体涉及一种傅里叶变换平面光栅相对衍射效率测试仪。

背景技术

光栅光谱仪凭借其优异的性能，被广泛应用于光谱分析、前沿交叉学科、社会民生等领域。其中，衍射光栅(以下简称光栅)是光栅光谱仪的核心元件，其性能参数直接影响光谱仪器性能，光栅的主要指标有多种，包括衍射效率、衍射波前、分辨力、杂散光强度和鬼线强度，上述指标中，衍射效率决定了光谱仪器的能量传输能力，是评价光栅性能最为重要的技术指标之一。

衍射效率分为绝对衍射效率和相对衍射效率，在实际应用中，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。

光栅使用者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；因此，光栅的研制和生产单位，对其研制、生产的光栅需进行光栅衍射效率的测试。

现有的平面光栅相对衍射效率测试仪器中，普遍采用双单色仪的结构形式，参见附图1，现有的平面光栅相对衍射效率测试仪器的光路结构包括光源外光路、前置单色仪、测量单色仪和控制器。光源外光路包括钨灯1、氘灯2、聚光镜3。前置单色仪包括入射狭缝A4、凹面准直镜A5、分光光栅6、反射聚光镜7、壳体A8。测量单色仪包括入射狭缝B9、凹面准直镜B10、待测光栅11或参考平面反射镜12、转台13、反射聚光镜14、壳体B18、出射狭缝15和光电倍增管16。

光源外光路和前置单色仪为测量提供单色光，控制器17控制分光光栅6和待测光栅11的连续转动角速度，使两单色仪输出同一波长单色光。光电倍增管17分别接收来自待测光栅11的衍射光和参考平面反射镜12的反射光，并计算他们的比值。当测量下一波长时，控制分光光栅6和待测光栅11的转动角度，实现不同波长衍射效率的测量。

上述测量光路避免不了待测光栅11和参考平面反射镜12出射光谱宽度和出射光束截面发生变化的问题，需软件给予补偿算法，影响测量精度，测量精度低；另外，前置单色仪需定期定标，增加操作步骤。

发明内容

本发明的目的在于提出一种傅里叶变换平面光栅相对衍射效率测试仪，解决现有技术存在的出射光谱带宽不一致的问题，提高测量精度、简化操作步骤、提高测量效率。

为实现上述目的，本发明的一种傅里叶变换平面光栅相对衍射效率测试仪包括光源模块、测量单色仪、动镜系统、控制系统以及设置在傅里叶光谱测量系统壳体内部的傅里叶光谱测量系统和参考干涉系统；

所述测量单色仪包括测量单色仪壳体、设置在测量单色仪壳体上的入射孔和出射孔以及设置在测量单色仪壳体内的可选择光阑、凹面准直镜C、转台和凹面成像镜；

所述傅里叶光谱测量系统包括沿光路传输方向依次布置的离轴准直镜、分光立方体A、固定角锥体A、运动角锥体A、离轴成像镜和主探测器；

所述参考干涉系统包括稳频激光器、分光立方体B、固定角锥体B、运动角锥体B和参考探测器；

所述光源模块发出的光依次经入射孔和可选择光阑照射到凹面准直镜C上，形成平行光，所述平行光照射到布置在转台上的参考平面反射镜或待测光栅后经凹面成像镜汇聚于出射孔，所述傅里叶光谱测量系统设置在所述出射孔的传播方向上；所述出射孔的出射光经90度离轴准直镜准直、分光立方体A分光、固定角锥体A及运动角锥体A反射最终由90度离轴成像镜汇聚于主探测器；

稳频激光器发出的激光经分光立方体B分光、固定角锥体B及运动角锥体B反射，最终汇聚在参考探测器；

主光路的运动角锥体A与参考光路运动角锥体B相对设置，通过动镜系统带动运动角锥体A和运动角锥体B一起做直线运动，主探测器和参考探测器分别接收并记录随光程差变化的干涉光强；控制系统实时监测并调节动镜系统使其匀速运动，同时控制主探测器进行等光程差数据采集，对采集数据进行光谱还原、相对衍射效率计算。

所述光源模块包括钨灯、平面反射镜和聚光镜；所述钨灯的光线经所述平面反射镜反射到所述聚光镜上，再经所述聚光镜反射后，聚焦在所述入射孔。

当置换待测光栅时，待测光栅在转台上的位置与参考平面反射镜在转台上的位置相同。

所述主探测器位于90度离轴成像镜的焦面上。

所述入射孔位于凹面准直镜C的入射光路上，且位于光源模块和凹面准直镜C共同的焦面上；所述出射孔位于凹面成像镜的反射光路上，且位于凹面成像镜和90度离轴准直镜共同的焦面上。

所述入射孔的直径为1mm，所述出射孔的直径为2mm。