[发明专利]一种光谱选择装置及光学设备

权利要求书

1.一种光谱选择装置，其特征在于，包括：

光束处理模块，用于将待处理光束中各波长的光分开，并将分开后的各波长的光聚焦到光谱选择模块的信号处理窗口上，以使各波长的光在所述信号处理窗口上所成的像在波长方向上连续排列；

光谱选择模块，用于通过对所述信号处理窗口的预设区域施加电信号，选择聚焦到所述信号处理窗口上的光中预设光谱谱段的光，其中，所述预设区域与所述预设光谱谱段一一对应设置；

光谱输出模块，用于输出所述光谱选择模块选择的所述预设光谱谱段的光；

所述光谱选择模块包括振幅型硅基液晶或相位型硅基液晶；

所述光谱选择模块为振幅型硅基液晶时，所述振幅型硅基液晶用于改变所述预设光谱谱段的光的偏振方向，以使所述振幅型硅基液晶返回的所述预设光谱谱段的光的偏振方向不同于所述振幅型硅基液晶返回的非所述预设光谱谱段的光的偏振方向；

所述光谱选择模块为相位型硅基液晶时，所述相位型硅基液晶用于改变所述预设光谱谱段的光的传播方向，以使所述相位型硅基液晶返回的所述预设光谱谱段的光的传播方向不同于所述相位型硅基液晶返回的非所述预设光谱谱段的光的传播方向；

所述光谱选择模块为振幅型硅基液晶时，所述光束处理模块包括准直单元、偏振分光单元、色散单元和聚焦单元；

所述准直单元用于将所述待处理光束变成准平行光束，所述待处理光束对应的物体位于所述准直单元的物方焦点附近，或者所述光谱选择装置还包括前置光学单元，所述前置光学单元的像方焦点与所述准直单元的物方焦点重合，所述前置光学单元用于会聚所述待处理光束，缩小视场角；

所述偏振分光单元用于将所述准平行光束变为具有第一偏振方向的第一光束和具有第二偏振方向的第二光束，所述第一光束沿所述准平行光束的入射光路传播，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直；

所述色散单元用于将所述第一光束或所述第二光束中各波长的光分开；

所述聚焦单元用于将分开后的各波长的光聚焦到所述信号处理窗口上；

所述振幅型硅基液晶位于所述聚焦单元的焦平面，用于将所述第一光束或者第二光束中所述预设光谱谱段的光的偏振方向改变为与之垂直的偏振方向，并将所述第一光束或所述第二光束返回；

所述光谱输出模块包括所述聚焦单元、所述色散单元和所述偏振分光单元；其中，所述聚焦单元还用于将所述硅基液晶返回的所述第一光束或所述第二光束返回至所述色散单元；所述色散单元还用于将所述聚焦单元返回的所述第一光束或所述第二光束中各波长的光进行合并并返回至所述偏振分光单元；所述偏振分光单元还用于输出所述色散单元返回的所述第一光束或所述第二光束中经所述振幅型硅基液晶改变偏振方向的光；

还包括：第一反射镜，用于反射所述第一光束或者所述第二光束，以使反射后的第二光束与所述第一光束的传播方向平行；

半波片，用于将反射后的第一光束和第二光束具有相同的偏振方向；

相应的，所述色散单元用于将所述第一光束和所述第二光束中各波长的光分开；

所述振幅型硅基液晶用于改变聚焦于所述信号处理窗口上的光束中所述预设光谱谱段的光的偏振方向；

所述光谱输出模块包括所述聚焦单元、所述色散单元、所述第一反射镜、所述半波片和所述偏振分光单元；其中，所述聚焦单元还用于将所述振幅型硅基液晶返回的第一光束和第二光束返回至所述色散单元；所述色散单元还用于将所述聚焦单元返回的第一光束和第二光束中各波长的光分别进行合并，并将第一光束返回至所述半波片，将第二光束返回至所述偏振分光单元，或者将第二光束返回至所述半波片，将第一光束返回至所述偏振分光单元；所述半波片还用于将所述色散单元返回的第一光束的偏振方向变为与之垂直的偏振方向，或者将所述色散单元返回的第二光束的偏振方向变为与之垂直的偏振方向；所述第一反射镜还用于将经所述半波片的第一光束或第二光束反射至所述偏振分光单元；所述偏振分光单元还用于输出经所述振幅型硅基液晶改变偏转方向的第一光束和第二光束的光；

或者，所述光谱选择模块为振幅型硅基液晶时，所述光束处理模块包括偏振分光单元、色散单元和准直聚焦单元；

所述准直聚焦单元包括至少一个凹面反射镜，用于将所述待处理光束变成准平行光束，并将所述准平行光束反射至所述色散单元，以及将所述色散单元分光后的各波长的光聚焦至所述信号处理窗口上；所述待处理光束对应的物体位于所述准直聚焦单元的焦平面附近，或者所述光谱选择装置还包括前置光学单元，所述前置光学单元的像方焦点位于所述准直聚焦单元的焦平面附近，所述前置光学单元用于会聚所述待处理光束，缩小视场角；

所述偏振分光单元用于将所述准平行光束变为具有第一偏振方向的第一光束和具有第二偏振方向的第二光束，所述第一光束沿所述准平行光束的入射光路传播，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直；

所述色散单元用于将所述第一光束或所述第二光束中各波长的光分开；

所述振幅型硅基液晶位于所述准直聚焦单元的焦平面，用于将所述第一光束或者所述第二光束中所述预设光谱谱段的光的偏振方向改变为与之垂直的偏振方向，并将所述第一光束或所述第二光束返回；

所述光谱输出模块包括所述准直聚焦单元、所述色散单元和所述偏振分光单元；其中，所述准直聚焦单元还用于将所述振幅型硅基液晶返回的所述第一光束或第二光束返回至所述色散单元；所述色散单元还用于将所述准直聚焦单元返回的所述第一光束或所述第二光束中各波长的光进行合并并返回至所述偏振分光单元；所述偏振分光单元还用于输出所述色散单元返回的所述第一光束或所述第二光束中经所述振幅型硅基液晶改变偏振方向的光；

或者，所述光谱选择模块为相位型硅基液晶时，所述光束处理模块包括准直单元、偏振分光单元、色散单元和聚焦单元；

所述准直单元用于将所述待处理光束变成准平行光束，或者所述光谱选择装置还包括前置光学单元，所述前置光学单元的像方焦点与所述准直单元的物方焦点重合，所述前置光学单元用于会聚所述待处理光束，缩小视场角；

所述偏振分光单元用于将所述准平行光束变为具有第一偏振方向的第一光束和具有第二偏振方向的第二光束，所述第一光束沿所述准平行光束的入射光路传播，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直；

所述色散单元用于将所述第一光束或所述第二光束中各波长的光分开；

所述聚焦单元用于将分开后的各波长的光聚焦到所述信号处理窗口上；

所述相位型硅基液晶位于所述聚焦单元的焦平面，用于改变聚焦到所述信号处理窗口上的光束中所述预设光谱谱段的光的传播方向，以使经所述相位型硅基液晶返回的所述预设光谱谱段的光向预设方向偏转，并将非所述预设光谱谱段的光按聚焦到所述信号处理窗口上的光束的入射光路返回或者向不同于所述预设方向的方向偏转；

所述光谱输出模块包括所述聚焦单元、所述色散单元和第二反射镜；其中，所述聚焦单元还用于将所述相位型硅基液晶返回的所述预设光谱谱段的光和非所述预设光谱谱段的光返回至所述色散单元；所述色散单元还用于将所述聚焦单元返回的所述预设光谱谱段的光和非所述预设光谱谱段的光中各波长的光分别进行合并，并将所述预设光谱谱段的光传输至所述第二反射镜；所述第二反射镜用于反射并输出所述色散单元传输的所述预设光谱谱段的光；

或者，所述光谱选择模块为相位型硅基液晶时，所述光束处理模块包括偏振分光单元、色散单元和准直聚焦单元；

所述准直聚焦单元包括至少一个凹面反射镜，用于将所述待处理光束变成准平行光束，并将所述准平行光束反射至所述色散单元，以及将所述色散单元分光后的各波长的光聚焦至所述信号处理窗口上；所述待处理光束对应的物体位于所述准直聚焦单元的焦平面附近，或者所述光谱选择装置还包括前置光学单元，所述前置光学单元的像方焦点位于所述准直聚焦单元的焦平面附近，所述前置光学单元用于会聚所述待处理光束，缩小视场角；

所述偏振分光单元用于将所述准平行光束变为具有第一偏振方向的第一光束和具有第二偏振方向的第二光束，所述第一光束沿所述准平行光束的入射光路传播，所述第一偏振方向与所述第二偏振方向垂直；

所述色散单元位于所述准直聚焦单元的焦平面，用于将所述准平行光束中各波长的光分开并返回至所述准直聚焦单元；

所述相位型硅基液晶位于所述准直聚焦单元的焦平面，用于改变聚焦到所述信号处理窗口上的光束中所述预设光谱谱段的光的传播方向，以使经所述相位型硅基液晶返回的所述预设光谱谱段的光向预设方向偏转，并将非所述预设光谱谱段的光按聚焦到所述信号处理窗口上的光束的入射光路返回或者向不同于所述预设方向的方向偏转；

所述光谱输出模块包括所述准直聚焦单元、所述色散单元和第三反射镜；其中，所述准直聚焦单元还用于将所述相位型硅基液晶返回的所述预设光谱谱段的光和非所述预设光谱谱段的光返回至所述色散单元，并将所述色散单元返回的所述预设光谱谱段的光返回至所述第三反射镜；所述色散单元还用于将所述准直聚焦单返回的所述预设光谱谱段的光和非所述预设光谱谱段的光中各波长的光分别进行合并，并返回至所述准直聚焦单元；所述第三反射镜用于输出所述准直聚焦单元聚焦至所述第三反射镜的所述预设光谱谱段的光。