专利名称：一种凹面光栅衍射效率测试仪的光路结构的制作方法
技术领域：
本发明属于光谱技术领域中涉及的一种凹面光栅衍射效率测试仪的光路结构。
背景技术：
光栅是重要的分光元件，而衍射效率是光栅非常重要的技术性能指标，它直接影 响光谱仪器的能量传输特性。光栅衍射效率在测量中通常指相对衍射效率，即在给定波长 和衍射级次情况下，探测器接收到的光栅的衍射光通量与一块具有与光栅相同孔径的标准 反射镜的反射光通量之比。同一块光栅对于某一波长λ的不同衍射级次的衍射效率是不 同的。光栅客户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要求，所以光栅的研制和生产单位，对它所研制、生产出的光 栅要进行光栅衍射效率的测量。世界上研制或生产光栅的国家，对光栅衍射效率的测量都建立了相应的测试方 法，研制出测试仪器，在测试仪器中普遍采用两台单色仪的结构形式，与本发明最为接近的 已有技术，是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制开发的全自动平面光栅衍射 效率测试仪的光路结构，如图1所示。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4、凹面准直镜5、分光 光栅6、反射聚光镜7、壳体8。测量单色仪包括入射狭缝9、凹面准直镜10、被测平面光栅11 或参考平面反射镜12、光栅转台13、反射聚光镜14、壳体15、出射狭缝16 ；光电倍增管17、 控制器18。从图1所示的结构可知，光源外光路和前置单色仪为测量提供单色光，控制器18 控制分光光栅6和被测平面光栅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分别接收来自被测平面光栅11的衍射光和参考平面反射镜12的反射光，并 计算它们的比值。当测量下一波长时，控制分光光栅6和被测平面光栅11的转动角度，实 现不同波长衍射效率的测量。该种结构装置存在的问题该光路结构只适于平面光栅衍射效率的测量，当测量 凹面光栅衍射效率时，不能按照凹面光栅参数及使用要求进行设置，无法实现凹面光栅衍 射效率的测量。
发明内容
为了克服上述已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于能实现对凹面光栅衍射效 率的测试，特设计一种凹面光栅衍射效率测试仪的光路结构。本发明要解决的技术问题是提供一种凹面光栅衍射效率测试仪的光路结构。解决技术问题的技术方案如图2所示，包括光源外光路、前置单色仪、测量单色仪 和控制器；其中，光源外光路包括钨灯19、氘灯20、聚光镜21 ；前置单色仪包括入射狭缝 22、凹面准直镜23、分光光栅24、反射聚光镜25、壳体26、光纤入孔27 ；测量单色仪包括光 纤28、光纤出孔29、入射光臂30、光栅转台31、被测凹面光栅32或标准凹面反射镜33、出射光臂34、光电倍增管35、壳体36 ；控制器37。在前置单色仪壳体26外的光源外光路中，聚光镜21的正下方两侧分别安置有光 源钨灯19和氘灯20，该两个光源先后发出的光线经过聚光镜21反射后，在壳体26的入射 狭缝22处聚焦并入射到前置单色仪中；在聚光镜21和入射狭缝22形成的光路光轴上，在 前置单色仪壳体26内安置有凹面准直镜23，在凹面准直镜23反射平行光束的传播方向上 放置分光光栅24，在分光光栅24反射光束传播方向上置有反射聚光镜25，在反射聚光镜25 的反射光束打在壳体26上的点处，设有光纤入孔27，该光纤入孔27在反射聚光镜25的焦 面上；在测量单色仪壳体36内的右部中间位置，装有光栅转台31，入射光臂30的一端固定 在光栅转台31的底座上，光纤出孔29置于入射光臂30上，并且能沿着入射光臂30来回移 动，根据被测凹面光栅32的使用参数，光纤出孔29在入射光臂30上的确定位置处固定，光 纤28的一端连接光纤入孔27，光纤28穿过测量单色仪壳体36的另一端与光纤出孔29相 连，光纤出孔29出射光束沿入射光臂30传播射向光栅转台31，在光栅转台31上放置标准 凹面反射镜33，出射光臂34能绕着标准凹面反射镜33的中心旋转，沿着标准凹面反射镜 33的反射光束出射方向，将出射光臂34固定，光电倍增管35放置在出射光臂34上，并且能 沿着出射光臂34来回移动，根据被测凹面光栅32的使用参数，将光电倍增管35在出射光 臂34上的确定位置处固定，在光栅转台31上放置标准凹面反射镜33的位置上，在需要置 换被测凹面光栅32时，被测凹面光栅32就放置在光栅转台31上放置标准凹面反射镜33 的位置上。工作原理说明首先需要准备与被测凹面光栅相同尺寸的凹面反射镜作为标准凹 面反射镜，将标准凹面反射镜33放到光栅转台31的上面，根据测量波长调整聚光镜21，使 得钨灯19或者氘灯20发出的光成像在前置单色仪的入射狭缝22处；透过入射狭缝22，入 射光线照射到凹面准直镜23上形成平行光，平行光线经过分光光栅24衍射后，改变传播方 向照射到反射聚光镜25上，经反射聚光镜25聚焦到光纤入孔27上，光束沿光纤28传播， 由光纤出孔29射出，根据被测凹面光栅的使用要求及规格，将光纤出孔29置于入射光臂30 上的确定位置，光栅转台31在控制器37控制下能在方位、俯仰、滚转三个自由度作精确调 整，同样，将光电倍增管35按照使用要求在出射光臂34上的确定位置固定，由光纤出孔29 射出的光束经标准凹面反射镜33的反射，由光电倍增管35接收，通过读取并记录光电倍增 管35的示数获得标准凹面反射镜的反射光通量；然后将被测凹面光栅32和标准凹面反射 镜33置换，将被测凹面光栅32放置到光栅转台31上同一位置处，其他部件保持不动，由光 纤出孔29发出的光照射在被测凹面光栅32表面上，启动控制器37重新调整光栅转台31， 使被测凹面光栅32转动到测量波长的对应位置，读取并记录光电倍增管35的示数获得被 测凹面光栅32的衍射光通量；将衍射光通量与标准凹面反射镜33的反射光通量相除，即得 到被测凹面光栅32在此测量波长下的衍射效率。本发明的积极效果实现了对凹面光栅衍射效率的测试。前置单色仪通过光纤将 测试用单色光导入测量单色仪，在测量单色仪中入射光臂固定，出射光臂能绕光栅中心旋 转；光纤出孔安装在入射光臂上，并能沿着光臂移动；光电倍增管安装在出射光臂上，也能 沿着光臂移动，从而实现对不同尺寸、不同规格凹面光栅衍射效率的测量。
图1是已有技术的光路结构示意图；图2是本发明的光路结构示意图。
具体实施例方式本发明按图2所示结构实施，其中，钨灯19采用飞利浦10W、6V，6605型钨灯。氘 灯20采用北京曙光明DL2. 5型氘灯。聚光镜21、凹面准直镜23、反射聚光镜25的基底材 质均采用K9光学玻璃，表面镀铝，焦距f = 100mm.。入射狭缝22的材质采用45#钢片，狭 缝宽度可调范围在0. 1 2mm.，高度为5mm。分光光栅24采用1200线/毫米的平面光栅。 光纤28由南京春辉公司生产，型号为FSI-UV。前置单色仪壳体26、测量单色仪壳体36的 材质均采用铝，厚度为6mm压制而成。入射光臂30、出射光臂34、光栅转台31的材质均采 用铝，光栅转台31的尺寸应大于标准凹面反射镜33和被测凹面光栅32的尺寸。被测凹面 光栅32为任意刻线数的反射光栅。标准凹面反射镜33的基底材质采用K9光学玻璃，表面 镀铝。光电倍增管35采用浙大滨松公司生产的R4632型光电倍增管。
权利要求
一种凹面光栅衍射效率测试仪的光路结构，包括光源外光路、前置单色仪、测量单色仪和控制器(37)；所述的光源外光路包括钨灯(19)、氘灯(20)、聚光镜(21)；所述的前置单色仪包括入射狭缝(22)、凹面准直镜(23)、分光光栅(24)、反射聚光镜(25)、壳体(26)；所述的测量单色仪包括光栅转台(31)、壳体(36)；其特征在于还包括前置单色仪中的光纤入孔(27)，测量单色仪中的光纤(28)、光纤出孔(29)、入射光臂(30)、被测凹面光栅(32)或标准凹面反射镜(33)、出射光臂(34)、光电倍增管(35)；在前置单色仪壳体(26)外的光源外光路中，聚光镜(21)的正下方两侧分别安置有光源钨灯(19)和氘灯(20)，该两个光源先后发出的光线经过聚光镜(21)反射后，在壳体(26)的入射狭缝(22)处聚焦并入射到前置单色仪中；在聚光镜(21)和入射狭缝(22)形成的光路光轴上，在前置单色仪壳体(26)内安置有凹面准直镜(23)，在凹面准直镜(23)反射平行光束的传播方向上放置分光光栅(24)，在分光光栅(24)反射光束传播方向上置有反射聚光镜(25)，在反射聚光镜(25)的反射光束打在壳体(26)上的点处，设有光纤入孔(27)，该光纤入孔(27)在反射聚光镜(25)的焦面上；在测量单色仪壳体(36)内的右部中间位置，装有光栅转台(31)，入射光臂(30)的一端固定在光栅转台(31)的底座上，光纤出孔(29)置于入射光臂(30)上，并且能沿着入射光臂(30)来回移动，根据被测凹面光栅(32)的使用参数，光纤出孔(29)在入射光臂(30)上的确定位置处固定，光纤(28)的一端连接光纤入孔(27)，光纤(28)穿过测量单色仪壳体(36)的另一端与光纤出孔(29)相连，光纤出孔(29)出射光束沿入射光臂(30)传播射向光栅转台(31)，在光栅转台(31)上放置标准凹面反射镜(33)，出射光臂(34)能绕着标准凹面反射镜(33)的中心旋转，沿着标准凹面反射镜(33)的反射光束出射方向，将出射光臂(34)固定，光电倍增管(35)放置在出射光臂(34)上，并且能沿着出射光臂(34)来回移动，根据被测凹面光栅(32)的使用参数，将光电倍增管(35)在出射光臂(34)上的确定位置处固定，在光栅转台(31)上放置标准凹面反射镜(33)的位置上，在需要置换被测凹面光栅(32)时，被测凹面光栅(32)就放置在光栅转台(31)上放置标准凹面反射镜(33)的位置上。
全文摘要
一种凹面光栅衍射效率测试仪的光路结构，属于光谱技术领域中涉及的一种凹面光栅衍射效率测试仪。要解决的技术问题是提供一种凹面光栅衍射效率测试的光路结构。解决技术问题的技术方案是包括光源外光路、前置单色仪、测量单色仪和控制器。在前置单色仪的壳体外侧，光源外光路的光经聚光镜反射，在入射狭缝处聚焦并入射到前置单色仪中，出射光线通过光纤传入测量单色仪内，测量单色仪主要由入射光臂、出射光臂、光栅转台和光电倍增管组成，标准凹面反射镜和被测凹面光栅先后放在光栅转台上进行测量，由光电倍增管先后接收标准凹面反射镜的反射光通量和被测凹面光栅的衍射光通量，以此完成凹面光栅的衍射效率测量。该光路结构简单、实用。
文档编号G01M11/02GK101995327SQ20101027733
公开日2011年3月30日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者于宏柱, 吴娜, 唐玉国, 寇婕婷, 巴音贺希格, 朱文煜, 齐向东 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
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