一種傅立葉變換光譜儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種傅立葉變換光譜儀，包括：光源和準(zhǔn)直單元，所述光源發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直單元準(zhǔn)直后入射到分束器上；分光單元，所述分光單元包括分束器、透射光折疊鏡、第一反射鏡、第二反射鏡和移動部件；所述分束器將入射光分成兩束，分束后的反射光被第一反射鏡回射至分束器，分束后的透射光經(jīng)過所述透射光折疊鏡反射后被第二反射鏡回射至分束器；所述透射光折疊鏡將所述透射光折向所述反射光的方向；所述移動部件移動所述第一反射鏡和/或第二反射鏡用于改變光程差；探測單元，經(jīng)過第一反射鏡、第二反射鏡回射的光經(jīng)過所述分束器透射、反射后被探測單元接收。本實(shí)用新型具有分辨率高、公差要求小、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種傅立葉變換光譜儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種傅立葉變換光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]傅立葉變換光譜儀采用邁克爾遜干涉儀作為核心部件，其基本原理是:準(zhǔn)直的光束入射干涉儀中，通過干涉儀中動鏡的運(yùn)動，獲取不同光程差下的干涉圖，將獲取的干涉圖進(jìn)行傅立葉變換即可得到對應(yīng)的光譜圖，從而實(shí)現(xiàn)光譜探測。
[0003]而傳統(tǒng)的邁克爾遜干涉儀主要是由分束器、固定的平面反射鏡和運(yùn)動的掃描反射鏡構(gòu)成，其中平面反射鏡和掃描反射鏡正交，且兩者與分束器的夾角均為45度。由于受到分束鏡的偏振效應(yīng)影響，通過干涉儀的光束能量相對較低。
[0004]這種干涉儀在經(jīng)過分束器之后，反射光路和透射光路相互正交，這就使得干涉儀的器件分別在反射和透射兩個光路方向上延伸，大大增大了干涉儀的體積。
[0005]雖然通過縮短光路可以實(shí)現(xiàn)干涉儀體積的縮小，但控制掃描反射鏡移動的移動器件本身也會占據(jù)兩個光路方向上的空間，不能從根本上解決干涉儀體積大的問題，也就無法有效的減小傅立葉變換光譜儀的體積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本實(shí)用新型提供了一種體積小、成本低、分辨率高、公差要求小的傅立葉變換光譜儀。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]一種傅立葉變換光譜儀，包括:
[0009]光源和準(zhǔn)直單元，所述光源發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直單元準(zhǔn)直后入射到分束器上；
[0010]分光單元，所述分光單元包括分束器、透射光折疊鏡、第一反射鏡、第二反射鏡和移動部件；所述分束器將入射光分成兩束，分束后的反射光被第一反射鏡回射至分束器，分束后的透射光經(jīng)過所述透射光折疊鏡反射后被第二反射鏡回射至分束器；所述透射光折疊鏡將所述透射光折向所述反射光的方向；所述移動部件移動所述第一反射鏡和/或第二反射鏡用于改變光程差；
[0011]探測單元，經(jīng)過第一反射鏡、第二反射鏡回射的光經(jīng)過所述分束器透射、反射后被探測單元接收。
[0012]作為優(yōu)選，所述透射光折疊鏡為平面反射鏡。
[0013]作為優(yōu)選，所述透射光折疊鏡與所述分束器平行。
[0014]作為優(yōu)選，所述第一反射鏡和/或第二反射鏡為平面反射鏡或角反射鏡。
[0015]進(jìn)一步，所述第一反射鏡、第二反射鏡均為角反射鏡時，所述移動部件轉(zhuǎn)動移動所述第一反射鏡、第二反射鏡。
[0016]進(jìn)一步，所述移動部件包括擺軸和分別與擺軸相連的第一擺臂、第二擺臂，所述第一反射鏡、第二反射鏡分別與第一擺臂、第二擺臂相連；所述擺軸帶動第一擺臂、第二擺臂擺動，第一擺臂、第二擺臂再帶動第一反射鏡、第二反射鏡運(yùn)動，改變光程差。
[0017]進(jìn)一步，所述光源發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直單元準(zhǔn)直后以30°角入射到分束器上。
[0018]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0019]1、體積小、成本低
[0020]通過透射光路中的透射光折疊鏡將透射光向反射光的方向上折疊，因原有的反射光光路仍有器件，透射光轉(zhuǎn)向反射光的方向不會額外占據(jù)反射光方向上的空間，使得光譜儀在透射方向上的空間大大減小，縮小了光譜儀的體積；
[0021]通過將透射光向反射光的方向上折疊，可以方便地采用一個動力機(jī)構(gòu)同時控制反射和透射兩個光路方向上的反射鏡的移動，從而實(shí)現(xiàn)了采用最少的光學(xué)器件實(shí)現(xiàn)光譜儀體積減小的目的，降低了成本。
[0022]2、高光譜分辨率
[0023]在線性馬達(dá)帶動下，可以獲取馬達(dá)移動行程兩倍的光程差；在擺臂擺動機(jī)構(gòu)帶動下，可以實(shí)現(xiàn)約4倍角鏡在光軸方向運(yùn)動距離的光程差，提高了光譜儀的光譜分辨率。
[0024]3、公差要求小
[0025]本實(shí)用新型的光譜儀使用單一折疊鏡實(shí)現(xiàn)光路折疊，利用較少的光學(xué)器件縮小了干涉儀的體積的同時，也可選用角反射鏡實(shí)現(xiàn)光束回射，降低了光譜儀光學(xué)準(zhǔn)直精度，便于制作實(shí)現(xiàn)。
[0026]4、光束能量利用率高
[0027]本實(shí)用新型采用30°角斜入射的方式，經(jīng)分束器分束的反射光和透射光不再相互正交，可以降低由分束鏡引入的偏振效應(yīng)的影響，使更多的光通過干涉儀，光束能量利用率聞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為實(shí)施例1中傅立葉變換光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2為實(shí)施例2中傅立葉變換光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3為實(shí)施例4中傅立葉變換光譜儀結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1
[0032]請參閱圖1，一種傅立葉變換光譜儀，應(yīng)用于紅外領(lǐng)域，包括光源11、準(zhǔn)直單元12、分光單元201和探測單元3。
[0033]所述光源11發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直單元12準(zhǔn)直后入射到分束器21上；所述光源11為紅外光源，所述準(zhǔn)直單元12的準(zhǔn)直鏡為拋物面反射鏡；
[0034]本實(shí)施例，所述光源11發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直單元12準(zhǔn)直后以30°角入射到分束鏡上，可以降低分束鏡偏振效應(yīng)的影響，使得更多的光束能量通過干涉儀系
[0035]所述分光單兀201包括分束器21、透射光折疊鏡23、第一反射鏡221、第二反射鏡241和移動部件251 ；
[0036]所述分束器21將入射光分成兩束，分束后的反射光被第一反射鏡221回射至分束器21 ;分束后的透射光經(jīng)過所述透射光折疊鏡23反射后被第二反射鏡241回射至分束器21 ;分束器21可以為ZnSe，KBr和BaF2等材質(zhì)；
[0037]所述透射光折疊鏡23將所述透射光折向所述反射光的方向；所述透射光折疊鏡23只要能將所述透射光的方向折向所述反射光的方向即可，對其類型不加限制，如平面反射鏡、反射平板等。同時對透射光折疊鏡23的放置方向也不加限制。
[0038]優(yōu)選的，本實(shí)施例的透射光折疊鏡23為與所述分束器21平行放置的平面反射鏡；折疊后的透射光與所述反射光的方向平行，便于光路調(diào)節(jié)，同時方便移動部件對反射鏡的控制。
[0039]所述第一反射鏡221和第二反射鏡241用來使光路回射至分束器，可以為平面反射鏡或角反射鏡。本實(shí)施例均為平面反射鏡。
[0040]為了改變光程差，所述移動部件251移動所述第一反射鏡221或第二反射鏡241或同時移動第一反射鏡221或第二反射鏡241均可；可以采用線性或轉(zhuǎn)動方式移動。本實(shí)施例的移動部件251為線性馬達(dá)，移動所述第二反射鏡24，所述第二反射鏡24在線性馬達(dá)帶動下沿著光軸所在方向做線性往返運(yùn)動改變光程差。
[0041]探測單元3，經(jīng)過第一反射鏡221、第二反射鏡241回射的光經(jīng)過所述分束器21透射、反射后產(chǎn)生合束干涉；干涉光束出射進(jìn)入探測單元3被探測單元3接收。
[0042]所述探測單元3為紅外探測單元，包括聚焦拋物面反射鏡31、紅外探測器32和處理模塊33，本實(shí)施實(shí)例中紅外探測器32可以是S1-PIN探測器，MCT探測器，DTGS探測器等其他紅外探測器件。
[0043]干涉光束經(jīng)過聚焦拋物面反射鏡31聚焦到紅外探測器32感光面上，在紅外探測器32處獲得與光程差相對應(yīng)的一系列紅外光信號強(qiáng)度值；紅外探測器32將探測到的紅外干涉信號傳遞給處理模塊33進(jìn)行傅里葉變換，從而得到對應(yīng)的紅外光譜譜圖。
[0044]在線性馬達(dá)帶動下，可以獲取馬達(dá)移動行程兩倍的光程差，大大提高了光譜分辨率。
[0045]通過透射光路中的透射光折疊鏡將透射光向反射光的方向上折疊，大大縮短了透射方向上的光路，使得光譜儀在透射方向上的空間大大減小，縮小了光譜儀體積。
[0046]實(shí)施例2
[0047]請參閱圖2，一種傅立葉變換光譜儀，與實(shí)施例1中的傅立葉變換光譜儀不同的是:
[0048]本實(shí)施例的第二反射鏡242為角反射鏡。
[0049]實(shí)施例3
[0050]一種傅立葉變換光譜儀，與實(shí)施例2中所述傅立葉變換光譜儀不同的是:
[0051]移動部件還移動所述第一反射鏡。
[0052]實(shí)施例4
[0053]請參閱圖3，一種傅立葉變換光譜儀，與實(shí)施例3中所述傅立葉變換光譜儀不同的是:
[0054]分光單元20中的第一反射鏡222、第二反射鏡242均為角反射鏡，移動部件252轉(zhuǎn)動移動所述第一反射鏡222、第二反射鏡242。
[0055]本實(shí)施例移動部件252采用擺臂結(jié)構(gòu)。
[0056]所述移動部件252包括第一擺臂26、第二擺臂27和擺軸28，所述第一擺臂26、第二擺臂27連接在擺軸28上，所述第一反射鏡222、第二反射鏡242分別與第一擺臂26、第二擺臂27相連；所述擺軸28帶動第一擺臂26、第二擺臂27擺動，第一擺臂26、第二擺臂27再帶動第一反射鏡222、第二反射鏡242運(yùn)動，進(jìn)而改變光程差。
[0057]在擺臂擺動機(jī)構(gòu)帶動下，可以實(shí)現(xiàn)約4倍角反射鏡在光軸方向運(yùn)動距離的光程差，提高了光譜儀的光譜分辨率。
[0058]在需要同時移動反射光路上的反射鏡的場合，可以采用一個動力機(jī)構(gòu)同時控制反射和透射兩個光路方向上的反射鏡的移動，節(jié)省了原本單獨(dú)控制反射光路上的反射鏡的移動部件，使得光譜儀體積變小，成本變低。
[0059]上述實(shí)施方式不應(yīng)理解為對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制。本實(shí)用新型的關(guān)鍵是:將透射光折向反射光方向，從而節(jié)省了透射光方向上的空間，減小了光譜儀的體積。在不脫離本實(shí)用新型精神的情況下，對本實(shí)用新型做出的任何形式的改變均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種傅立葉變換光譜儀，包括: 光源和準(zhǔn)直單元，所述光源發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直單元準(zhǔn)直后入射到分束器上； 分光單兀，所述分光單兀包括分束器、透射光折疊鏡、第一反射鏡、第二反射鏡和移動部件；所述分束器將入射光分成兩束，分束后的反射光被第一反射鏡回射至分束器，分束后的透射光經(jīng)過所述透射光折疊鏡反射后被第二反射鏡回射至分束器；所述透射光折疊鏡將所述透射光折向所述反射光的方向；所述移動部件移動所述第一反射鏡和/或第二反射鏡用于改變光程差； 探測單元，經(jīng)過第一反射鏡、第二反射鏡回射的光經(jīng)過所述分束器透射、反射后被探測單元接收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傅立葉變換光譜儀，其特征在于:所述透射光折疊鏡為平面反射鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傅立葉變換光譜儀，其特征在于:所述透射光折疊鏡與所述分束器平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傅立葉變換光譜儀，其特征在于:所述第一反射鏡和/或第二反射鏡為平面反射鏡或角反射鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傅立葉變換光譜儀，其特征在于:所述第一反射鏡、第二反射鏡均為角反射鏡時，所述移動部件轉(zhuǎn)動移動所述第一反射鏡、第二反射鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傅立葉變換光譜儀，其特征在于:所述移動部件包括擺軸和分別連接在擺軸上的第一擺臂、第二擺臂，所述第一反射鏡、第二反射鏡分別與第一擺臂、第二擺臂相連；所述擺軸帶動第一擺臂、第二擺臂擺動，第一擺臂、第二擺臂再帶動第一反射鏡、第二反射鏡運(yùn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傅立葉變換光譜儀，其特征在于:所述光源發(fā)出的光經(jīng)準(zhǔn)直單元準(zhǔn)直后以30°角入射到分束器上。
【文檔編號】G01J3/45GK203672491SQ201320894368
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】華道柱, 張良, 黃偉, 葉華俊, 尚艷麗 申請人:聚光科技(杭州)股份有限公司