专利名称：正交光栅色散光谱仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学技术领域，具体涉及一种正交光栅色散光谱仪。
背景技术：
为了减小背景光和由于光栅较高衍射级光的影响，用滤光片和线性可变波长滤光片的方法已经在光谱仪中使用。但是，滤光片不适用于宽带应用领域，因为宽带应用领域要求光谱能够涵盖从UV到NIR波长范围。

发明内容
本实用新型的目的在于提供一种正交光栅色散光谱仪。
本实用新型提出的正交光栅色散光谱仪，由进光口、平行光镜、正交色散系统、聚焦镜、探测器依次排列组成，进光口1对准平行光镜2，平行光镜2的出光口对准正交色散系统，正交色散系统的出光口对准聚焦镜5，探测器6上的光学探头对准由聚焦镜5发射的出光口，组成光路系统。
本实用新型中，正交色散系统可由平面光栅3、4组成，该两光栅的色散方向的夹角为α，0＜α≤90°，当色散方向相互间垂直时为最佳，如图1所示，在这种结构中，双光栅接连的以相互垂直的方向色散入射光。色散的光在中心反射镜的焦点平面上形成了一个二维的图像。图像平面的对角线就是来自双光栅的主级信号(比如说，第一级)。其他级都处于对角线的两边。
本实用新型中，正交色散系统也可为由平面光栅8和棱镜7组成的一个部件，平面光栅8与棱镜7的色散方向的夹角为β，0＜β≤90°，当色散方向相互垂直时为最佳，如图1所示，当把这个部件用到光谱仪中时，光栅色散出来的光是水平方向的，而棱镜色散出的光是垂直方向的。由于棱镜的色散，光栅的不同衍射级终止在成像平面的不同高度。因为棱镜衍射对波长是非线性的，而光栅衍射对波长是几符线性色散，所以最终主级的图像不是一条直线。
本实用新型采用了正交色散系统，使光产生正交色散，即通过两步色散使得光垂直色散开(或者以0°到90°范围内角度色散)。
本实用新型中，在水平和垂直两个方向上限定入口孔径的大小。差不多像树洞、一截光纤的末端或者一个正方形的孔就可以了。
本实用新型中，对于图1所示的结构，光栅可以采用平面光栅或者平面全息光栅。两个光栅在凹槽密度(即光栅常数)或大小上可以一致也可以不同；对于图3所示的结构，在棱镜的底面可以做成光栅，或者紧挨着棱镜的底面用另一个单独的平面光栅。棱镜的材料可以为石英、熔融石英、玻璃以及塑料聚合体之一种。
本实用新型中，反射镜可以为球面的或椭球面的反射镜。
本实用新型中，探测器可以为二维探测器，如CCD，也可以是一个类似于线性CCD、光电二极管阵列或者单点探测器，它的前面有一在聚光镜的焦平面上自由移动的针孔。
本实用新型利用了正交光栅色散的方法来达到减小背景光和高阶衍射光对宽带光谱仪的影响，其构思新颖，结构简单，成本低廉。


图1为本实用新型的结构图示(双光栅)。
图2为棱镜+光栅正交色散部件图示。
图3为本实用新型的结构图示(棱镜+光栅)。
图中标号1为进光口，2为平行光镜，3为平面光栅，4为平面光栅，5为聚焦镜，6为像平面，7为棱镜，8为平面光栅。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本实用新型。
实施例1，对于如图1所示的结构，采用一根核心直径为100μm，0.23数值口径的多模光纤末端为进光口。平行光镜为直径25mm，焦距为54.3mm的凹面镜，第一面光栅为25mm×25mm，600条/mm的全息光栅，第二面光栅为30mm×30mm，1200条/mm的全息光栅。聚焦镜为直径为35mm，焦距为54.3mm的凹面镜。在像平面上，沿45°对角线放置一个线性电荷耦合探测器(CCD)。当由激光激发的荧光讯号由光纤传入，第一面光栅对之进行垂直方向的色散。第二面光栅对之进行水平方向的色散。只有同时为第一面光栅和第二面光栅主级的光会落在CCD探测器上。其余背景光皆被衍射到探测器的两侧。此一装置实现了同时对被分析的光谱进行两级光栅的分光。对背景光的压制达到10-6以上。
权利要求1.一种正交光栅色散光谱仪，其特征在于由进光口(1)、平行光镜(2)、正交色散系统、聚焦镜(5)、探测器(6)依次排列组成，进光口(1)对准平行光镜(2)，平行光镜(2)的出光口对准正交色散系统，色散系统的出光口对准聚焦镜(5)，探测器(6)上的光学探头对准由聚焦镜(5)发射的出光口。
2.根据权利要求1所述的正交光栅色散光谱仪，其特征在于正交色散系统由平面光栅(3)、(4)组成，两光栅的色散方向的夹角为α，0＜α≤90°。
3.根据权利要求1所述的正交光栅色散光谱仪，其特征在于正交色散系统由平面光栅(8)和棱镜(7)组成为一个部件，平面光栅(8)与棱镜(7)的色散方向夹角为β，0＜β≤90°。
4.根据权利要求2所述的正交光栅色散光谱仪，其特征在于平面光栅(3)和(4)的色散方向相互垂直。
5.根据权利要求3所述的正交光栅色散光谱仪，其特征在于平面光栅(8)和(7)的色散方向相互垂直。
专利摘要本实用新型属于光学技术领域，具体涉及一种正交光栅色散光谱仪。由进光口、平行光镜、正交色散系统、聚焦镜、探测器依次排列组成，其中色散系统可以采用两个色散方向相互垂直的光栅组成，也可以采用色散方向相互垂直的光栅与棱镜组成。本实用新型利用了正交光栅色散的方法减小背景光和高阶衍射光对宽带光谱仪的影响，其构思新颖，结构简单，成本低廉。
文档编号G01J3/12GK2718538SQ20042002081
公开日2005年8月17日 申请日期2004年3月2日 优先权日2004年3月2日
发明者肖剑鸣 申请人:肖剑鸣