[发明专利]产生用于光谱仪光谱校准的梳状光谱的光源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在光学仪器校准检测领域。更具体地说，本发明涉及一种产生用于光谱仪光谱校准的高分辨率的梳状光谱的光源装置。

背景技术

高光谱技术以其精细的光谱分辨力可以获取物体丰富的本征信息，在国防军事、环境检测、大气探测、食品工业、赝品识别等领域发挥了越来越重要的作用。根据各种光谱数据识别物质的成分是研发光谱分析仪器最终目的，其中关键技术之一是光谱仪的校准。光谱仪的校准主要包括光谱校准和辐射校准。其中，光谱校准将探测器像元的输出信号转化为波长信号，不仅是确定系统光谱特性指标的重要手段和提高光谱测量数据可信度的重要依据，还是仪器的辐射校准、确定仪器光谱范围、检测光谱分辨力等性能指标的前提，因此光谱仪的光谱校准非常重要。校准光源、谱线中心位置计算、校准曲线拟合是影响波长校准精度的主要因素。

光谱仪光谱校准的目的旨在确定各光谱通道的中心波长及光谱分辨率。光谱仪光谱校准的校准光源通常选用光谱谱线灯和单色仪：光谱谱线灯具有操作简单、易实现的优点，但是在其光谱范围内只有有限的分立光谱线且分布不均匀，由于CCD等探测器离散像元大小的影响，对高分辨率光谱仪波长校准精度影响较大，无法实现光谱仪全波段中心波长的标定及对应光谱分辨率的标定，仅适用于全波段中心波长为线性关系的光谱仪中心波长的标定，适用范围窄，而多数光谱仪全波段并非线性关系，多采用多项式拟合校准，该方法需要较多的而且分布相对均匀的特征谱线；传统单色仪能在较宽的波段范围内输出任意波长的单色光，能够得到每个光谱通道的光谱响应曲线，通过光谱响应曲线可获得光谱仪每一光谱通道的中心波长及光谱分辨率，具有校准精度高、全波段校准及适用范围广等优点，但由于每次只能校准一个波长，受时间、波长扫描机构和环境等外在因素的影响，每次引入的误差不一样，单色仪输出单色光的波长会发生漂移，不能保证单色光的准确度，也就不能保证光谱仪光谱校准的精度，当校准高分辨率光谱仪时需校准较多谱线，花费时间长操作麻烦且易受光源稳定性的影响。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种提供高分辨率、高密度的梳状光谱光信号样的梳状光谱光源系统，其能够对光谱仪光谱校准时不需要单色仪的波长扫描即可一次获取均匀光谱间隔的多个单色通道的光谱校准数据。

本发明还有一个目的是通过利用法布里佩罗标准具进行透射光谱的选通，透射的波段、光谱分辨率、自由光谱范围均可根据需求设计，可提高梳状光谱光源系统的适用性。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种产生用于光谱仪光谱校准的梳状光谱的光源装置，包括：

宽谱段光源，其用于发出连续光谱的光；

准直装置，其对准所述宽谱段光源设置，用于准直耦合进所述宽谱段光源发出的光；

法布里佩罗标准具，其对准所述准直装置设置，以使从所述准直装置平行入射的光发生等倾干涉，并滤出满足透射条件的多个等频率间隔的不同波长的窄带光；

聚焦镜，其对准所述法布里佩罗标准具设置，以将所述窄带光汇聚至所述聚焦镜的出射小孔，形成光谱成分为窄带的梳状光。

优选的是，其中，还包括：入射光纤，其连接于所述宽谱段光源，传输耦合进所述入射光纤的光，所述入射光纤的光纤芯径为105μm，数值孔径NA＝0.22，光纤接口为SMA905光纤接口。

优选的是，其中，还包括：出射光纤，其连接于所述聚焦镜，以使所述窄带光耦合进所述出射光纤输出光谱成分为窄带的梳状光，所述出射光纤的芯径为105μm，数值孔径NA＝0.22，光纤接口为SMA905光纤接口。

优选的是，其中，所述宽谱段光源的光谱范围为：360-2500nm，输出功率为7W，色温为3000K。

优选的是，其中，所述准直装置为准直镜或者成像镜，所述准直镜和所述反射镜均采用同参数的离轴抛物反射镜，所述离轴抛物反射镜为无色差反射镜，焦距为25.4mm，口径为Φ25.4mm，离轴角为30°。

优选的是，其中，所述法布里佩罗标准具波长为750-1050nm，空气隙厚度为0.333mm，自由光谱范围，平面度λ/80，精细度F≥30，通光孔径Φ20mm。

优选的是，其中，所述聚焦镜的出射小孔的孔径为Φ0.2mm。

优选的是，其中，所述宽谱段光源为卤钨灯光源、氙灯或者白光激光器。

优选的是，其中，所述宽谱段光源的出光口可置于所述准直装置的焦点处形成紧凑型配置对光耦合进入所述准直装置进行准直。

本发明至少包括以下有益效果：