光谱仪的制作方法

本公开涉及光谱仪，具体而言，涉及一种光谱仪。

背景技术：

1、光谱仪又称分光仪是以光电倍增管、ccd传感器等光探测器测量光谱不同波长位置强度的装置。它由一个入射狭缝，一个色散系统，一个成像系统和出射狭缝或传感器组成。以色散元件将辐射源的电磁辐射分离出所需要的波长或波长区域，并在选定的波长上(或扫描某一波段)进行强度测定。常规的光栅光谱仪通常需要大面积光栅、复杂的光路设计，结构复杂，且波长分辨率受制于仪器的结构尺寸。傅里叶变换光谱仪使用了和传统光栅光谱仪不同的原理，可以实现高波长分辨率的测量，但因为其需要机械扫描不同光程差下的干涉信号，测量速度慢。

技术实现思路

1、本公开提供一种光谱仪，包括：

2、入光部件，配置为接收并传输探测光，将所述探测光束引入光谱仪内；

3、镜面反射面，与所述入光部件的光轴平行设置，且与所述入光部件间隔预定距离，配置为镜面反射所述入光部件输出的探测光中第一光束，所述第一光束与探测光中的第二光束干涉，其中第二光束未被镜面反射面反射；

4、透镜模组，设置在第一光束和第二光束的行进路径上，配置为会聚所述第一光束和第二光束；以及

5、探测器，设置在所述透镜模组远离所述入光部件和镜面反射面的一侧，配置为接收所述第一光束和第二光束的干涉光信号并生成电信号。

6、在一些实施例中，所述透镜模组包括：

7、第一透镜，所述第一透镜的第一光轴平行于所述镜面反射面，所述第一透镜的入瞳面与所述入光部件间隔第一距离；

8、第二透镜设置在所述第一透镜远离所述入光部件一侧，所述第二透镜的第二光轴与所述第一光轴共轴，所述第二透镜的出瞳面与所述探测器间隔第二距离。

9、在一些实施例中，所述探测器包括光电探测器，所述光电探测器生成的电信号与所述探测光的光谱辐射亮度满足下式：

10、

11、i(λ)表示所述探测光中波长为λ的光束的光谱辐射亮度，i(x)表示光电探测器x处像素上的电信号，c表示仪器常数，h表示入光部件与所述镜面反射面之间的预定距离，f2表示第二距离。

12、在一些实施例中，所述第一透镜包括第一平凸透镜，所述第一平凸透镜的凸面面向所述入光部件；以及

13、所述第二透镜包括第二平凸透镜，设置在第一平凸透镜远离所述入光部件的一侧，且与所述第一平凸透镜并行设置，所述第二平凸透镜的凸面背向所述入光部件，

14、所述第一平凸透镜的第一焦距等于所述第一距离，所述第二平凸透镜的第二焦距等于所述第二距离，且所述第一焦距等于第二焦距。

15、在一些实施例中，所述光谱仪还包括：

16、线偏振片，设置在所述第一透镜和第二透镜之间，配置为允许透过偏振方向平行于纸面且垂直于所述镜面反射面的偏振光，吸收偏振方向垂直于所述纸面的偏振光。

17、在一些实施例中，所述光谱仪还包括：

18、第三透镜，设置在所述入光部件的输出端处，配置为减小由所述入光部件输出的探测光的发散角。

19、在一些实施例中，所述入光部件的输出端位于所述第三透镜的齐明点，配置为减小由所述入光部件输出的探测光的像差。

20、在一些实施例中，所述第三透镜包括半球部分和圆柱部分，所述圆柱部分远离所述半球部分的端面面向所述入光部件的输出端，所述第三透镜满足以下关系：

21、

22、其中，d表示圆柱部分的高度，r表示半球部分的半径，n表示第三透镜的折射率。

23、在一些实施例中，所述第一透镜包括第一平凸透镜，所述第一平凸透镜的凸面面向所述入光部件；以及

24、所述第二透镜包括第二平凸透镜，设置在第一平凸透镜远离所述入光部件的一侧，且与所述第一平凸透镜并行设置，所述第二平凸透镜的凸面背向所述入光部件，

25、所述第一平凸透镜的第一焦距等于所述第二距离，所述第二平凸透镜的第二焦距等于所述第二距离，

26、所述第二距离与所述第一距离满足以下关系:

27、

28、其中，f1表示第一距离，f2表示第二距离，r表示半球部分的半径，n表示第三透镜的折射率。

29、在一些实施例中，所述入光部件包括光纤或狭缝。

30、相对于相关技术，本公开的实施例至少具有以下技术效果：

31、本公开中的光谱仪采用入光部件匹配镜面反射面使得入光部件输出的探测光的一部分经镜面反射面反射后与探测光的另一部分形成干涉，经过透镜组聚焦后由探测接收并探测。本公开中的光谱仪对比于光栅光谱仪，在同等体积的限制下波长分辨率高；对比于傅里叶变换光谱仪，本公开中的光谱仪无移动部件，结构简单测量速度快。

技术特征：

1.一种光谱仪，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光谱仪，其中，所述透镜模组包括：

3.根据权利要求2所述的光谱仪，其中，所述探测器包括光电探测器，所述光电探测器生成的电信号与所述探测光的光谱辐射亮度满足下式：

4.根据权利要求2或3所述的光谱仪，其中，

5.根据权利要求2或3所述的光谱仪，其中，所述光谱仪还包括：

6.根据权利要求2或3所述的光谱仪，其中，所述光谱仪还包括：

7.根据权利要求6所述的光谱仪，其中，所述入光部件的输出端位于所述第三透镜的齐明点，配置为减小由所述入光部件输出的探测光的像差。

8.根据权利要求6或7所述的光谱仪，其中，所述第三透镜包括半球部分和圆柱部分，所述圆柱部分远离所述半球部分的端面面向所述入光部件的输出端，所述第三透镜满足以下关系：

9.根据权利要求7所述的光谱仪，其中，所述第一透镜包括第一平凸透镜，所述第一平凸透镜的凸面面向所述入光部件；以及

10.根据权利要求1至3中任一项所述的光谱仪，其中，所述入光部件包括光纤或狭缝。

技术总结
一种光谱仪，包括：入光部件，配置为接收并传输探测光，将所述探测光束引入光谱仪内；镜面反射面，与所述入光部件的光轴平行设置，且与所述入光部件间隔预定距离，配置为镜面反射所述入光部件输出的探测光中第一光束，所述第一光束与探测光中的第二光束干涉，其中第二光束未被镜面反射面反射；透镜模组，设置在第一光束和第二光束的行进路径上，配置为会聚所述第一光束和第二光束；以及探测器，设置在所述透镜模组远离所述入光部件和镜面反射面的一侧，配置为接收所述第一光束和第二光束的干涉光信号并生成电信号。

技术研发人员：张达,方伟
受保护的技术使用者：上海纪光光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4