专利名称：一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法
技术领域：
本发明涉及光谱技术领域，具体涉及一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法。
背景技术：
衍射光栅(以下简称光栅)是光谱分析仪器的核心元件。衍射效率是评价光栅性能最为重要的技术指标之一，也是评价光谱仪器能量传输特性的基本因素。衍射效率分为绝对衍射效率和相对衍射效率。在实际测量中，衍射效率通常指的是相对衍射效率，即探测器接收到的给定级次和波长的衍射光通量与接收到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试。经过半个多世纪的发展，光栅衍射效率的测量方法已从传统的线谱法发展为连续扫描法。连续扫描法能够给出衍射效率相对于波长的连续曲线，这样可以反映包括光栅Rayleigh异常和共振异常等在内的衍射特性，同时也可以使光栅用户对光栅有一个非常直观的印象。对光栅衍射效率测量原理进行分析，发现在测量过程中，当待测光栅的规格和入射波长发生变化时，由光栅色散引起的出射光谱宽度和光栅旋转造成的光束截面将发生不同程度的变化，产生不可避免的误差，造成测量结果的不准确。

发明内容
本发明为解决现有的光栅衍射效率测量方法存在测量误差并导致测量结果不准确的问题，提供一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法。一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法，该方法由以下步骤实现:步骤一、对前置单色仪进行波长标定；步骤二、打开测量单色仪，将参考平面反射镜放在第二转台上；设置待测平面光栅参数，根据待测平面光栅的测试波长设置前置单色仪的输出波长，控制器控制第二转台对参考平面反射镜进行扫描，获得参考平面反射镜的反射光通量；步骤三、将待测平面光栅放在第二转台上，根据待测平面光栅的测试波长设置前置单色仪的输出波长，控制器控制第二转台待测平面光栅进行扫描，获得待测平面光栅的衍射光通量；对步骤二获得的反射光通量与衍射光通量求比值，获得存在误差的待测平面光栅衍射效率测量值M0 ；步骤四、计算光谱增宽宽度和光束截面变化因子；所述光谱增宽宽度公式为:
权利要求
1.一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法，其特征是，该方法由以下步骤实现: 步骤一、对前置单色仪进行波长标定；步骤二、打开测量单色仪，将参考平面反射镜(17)放在第二转台(18)上；设置待测平面光栅(16)参数，根据待测平面光栅(16)的测试波长设置前置单色仪的输出波长，控制器(23)控制第二转台(18)对参考平面反射镜(17)进行扫描，获得参考平面反射镜(17)的反射光通量； 步骤三、将待测平面光栅(16)放在第二转台(18)上，根据待测平面光栅(16)的测试波长设置前置单色仪的输出波长，控制器(23)控制第二转台(18)对待测平面光栅(16)进行扫描，获得待测平面光栅(16)的衍射光通量；对步骤二获得的反射光通量与衍射光通量求比值，获得存在误差的待测平面光栅衍射效率测量值Mtl ； 步骤四、计算光谱增宽宽度和光束截面变化因子；所述光谱增宽宽度公式为:
2.根据权利要求1所述的一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法，其特征在于，步骤二所述的设置待测平面光栅(16)参数包括光栅的刻线密度、闪耀波长和测试波长范围。
3.根据权利要求1所述的一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法，其特征在于，步骤二中控制器(23)控制第二转台(18)对参考平面反射镜(17)进行扫描的具体过程为:首先控制前置单色仪出射零级光，控制器(23)控制测量单色仪中的第二转台(18)在方位方向对参考平面反射镜(17)进行扫描，扫描至光通量最大值时对参考平面反射镜(17)定位，控制第二转台(18)内的俯仰电机调整参考平面反射镜(17)的俯仰位置，扫描至光通量最大值时定位；根据待测平面光栅(16)的测试波长设置前置单色仪的输出波长，采用能量积分的方法记录参考平面反射镜(17)的反射光通量，实现对参考平面反射镜(17)的光通量的测量。
4.根据权利要求1所述的一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法，其特征在于，步骤三中控制器(23)控制第二转台(18)对待测平面光栅(16)进行扫描，获得待测平面光栅(16)的衍射光通量的具体过程为:令前置单色仪出射待测平面光栅的闪耀波长，控制器(23)控制测量单色仪中的第二转台(18) 18进行扫描，扫描至闪耀波长处光通量最大值时定位，控制第二转台(18)内的俯仰电机调整待测平面光栅(16)的俯仰位置，扫描至光通量最大值时定位，控制第二转台(18)内的滚转电机调整待测平面光栅(16)的滚转位置进行扫描，扫描至光通量最大值时定位；根 据待测平面光栅(16)的测试波长设置前置单色仪的输出波长，采用能量积分的方法记录待测平面光栅(16)的衍射光通量。
全文摘要
一种基于补偿算法的光栅衍射效率的测量方法，涉及光谱技术领域，解决现有的光栅衍射效率测量方法存在测量误差并导致测量结果不准确的问题，包括对前置单色仪进行波长标定；准备待测平面光栅和参考平面反射镜；测量参考平面反射镜的反射光通量；输入待测平面光栅的基本参数，如刻线密度、待测波长范围、闪耀波长等，测量待测平面光栅测试波长的衍射光通量；计算由光栅色散引起的出射光谱增宽宽度和光栅旋转造成的光束截面因子，计算存在误差的测量值，根据补偿模型，基于补偿算法计算待测光栅的衍射效率。本测量方法可设置起始波长、终止波长及扫描步长，并具有对测量结果进行自动修正的功能。且测量方法简单，测试过程性能稳定、自动化程度高。
文档编号G01M11/02GK103226058SQ20131011353
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月2日 优先权日2013年4月2日
发明者曹海霞, 陈少杰, 巴音贺希格, 齐向东, 潘明忠, 崔继承, 唐玉国 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所