CN116337228A - 具有优化光路的单色仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及光谱测量仪器技术领域，尤其涉及一种具有优化光路的单色仪及其使用方法。该单色仪包括：发光组件用于提供宽光谱复色光；分光组件用于把宽光谱复色光分光为连续单色光，分光组件包括出射狭缝用于筛选连续单色光以得到目标单色光；半透半反镜设置在出射狭缝的出光侧用以将目标单色光分为反射光束和透射光束；第一光谱仪用于测量反射光束的谱密度曲线；第二光谱仪用于测量透射光束的谱密度曲线。本公开通过将连续单色光先后经过出射狭缝和半透半反镜，有效提高了反射光束和透射光束的波长一致性、避免产生边带现象，提高了单色仪的检测精度，并有效降低半透半反镜的镀膜工艺要求，降低了半透半反镜的制备工艺难度以及制备成本。

Description

具有优化光路的单色仪及其使用方法

技术领域

本公开涉及光谱测量仪器技术领域，尤其涉及一种具有优化光路的单色仪及其使用方法。

背景技术

单色仪是一种非常重要的分光仪器，通常使用宽光谱复色光，利用色散元件将复色光分解为一系列连续的单色光，通过出射狭缝挑选出目标单色光。在光学元件透过率曲线测试、光电探测器光谱响应等领域均扮演重要角色。

随着科研、工业要求的提升，市场上出现了很多双通道单色仪，一般使用半透半反镜片，将光束分为两部分，透射光束通过轴向出射狭缝，可以用于光谱测量，反射光束通过横向出射狭缝，可以用于光谱测量或者光强稳定性监测。但是，如图1所示，在测量过程中发现，透射光束和反射光束通过轴向出射狭缝和横向出射狭缝后的光谱均出现了边带，边带会显著降低主峰能量，同时还会降低光谱分辨率。经过分析、测试，产生边带的主要原因是光束在半透半反镜片内产生了多光束干涉，导致不同波长的光均通过了出射狭缝，从而形成边带，导致了单色仪检测精度较差。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种具有优化光路的单色仪及其使用方法。

本公开提供了一种具有优化光路的单色仪，包括：

发光组件，所述发光组件用于提供宽光谱复色光；

分光组件，所述分光组件用于将所述发光组件发出的宽光谱复色光分光以得到连续单色光，所述分光组件包括出射狭缝，所述出射狭缝用于筛选所述连续单色光以得到目标单色光；

半透半反镜，所述半透半反镜设置在所述出射狭缝的出光侧，用以将所述目标单色光分为反射光束和透射光束；

第一光谱仪，所述第一光谱仪用于测量所述反射光束的谱密度曲线；

第二光谱仪，所述第二光谱仪用于测量所述透射光束的谱密度曲线。

本公开提供的单色仪中，发光组件发出宽光谱复色光，宽光谱复色光入射至分光组件中，经分光组件分光得到连续单色光，连续单色光首先经出射狭缝筛选得到目标单色光，然后目标单色光射向半透半反镜，通过半透半反镜将目标单色光分为反射光束和透射光束，并通过第一光谱仪测量反射光束的谱密度曲线，通过第二光谱仪测量透射光束的谱密度曲线。

连续单色光依次经出射狭缝和半透半反镜得到了反射光束和透射光束，有效提高了反射光束和透射光束的波长一致性、避免产生边带现象，提高了单色仪的检测精度，并有效降低半透半反镜的镀膜工艺要求，降低了半透半反镜的制备工艺难度以及制备成本。

可选地，所述发光组件包括光源部件和入射狭缝。

可选地，所述分光组件包括光栅，所述光栅设置在所述入射狭缝和所述出射狭缝之间，用于将所述发光组件发出的宽光谱复色光分光得到连续单色光。

可选地，所述光栅的入光侧设置有至少一个第一反光镜，所述第一反光镜用于改变所述宽光谱复色光射入至所述光栅的入射角度。

可选地，所述光栅的出光侧和所述出射狭缝之间设置有至少一个第二反光镜，所述第二反光镜用于改变所述光栅的出射光入射至所述出射狭缝中的入射角度。

可选地，所述光栅的出射光垂直入射至所述出射狭缝。

本公开还提供了一种具有优化光路的单色仪的使用方法，包括：

S1：向分光组件的入光侧提供宽光谱复色光；

S2：利用出射狭缝筛选分光组件的出射光以得到目标单色光；

S3：利用半透半反镜将所述目标单色光分为反射光束和透射光束；

S4：利用第一光谱仪测量所述反射光束的谱密度曲线，利用第二光谱仪测量所述透射光束的谱密度曲线。

可选地，所述向分光组件的入光侧提供宽光谱复色光包括：

通过入射狭缝控制所述分光组件的入光侧的光通量。

可选地，在所述S1和所述S2之间，还包括：

S12：利用光栅将所述发光组件发出的宽光谱复色光分光得到连续单色光。

可选地，在所述S1和所述S12之间，还包括：

S11：通过第一反光镜改变所述宽光谱复色光射入至所述光栅的入射角度。

可选地，在所述S12和所述S2之间，还包括：

S13：通过第二反光镜改变光栅的出射光入射至出射狭缝中的入射角度。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中光谱仪测量谱密度曲线结果示意图；

图2为本公开实施例所述单色仪的示意图；

图3为本公开实施例所述单色仪中光谱仪测量谱密度曲线结果示意图；

图4为本公开实施例所述单色仪的使用方法的流程图。

其中，1-发光组件；11-光源部件；12-入射狭缝；2-分光组件；21-光栅；22-第一反光镜；23-第二反光镜；24-出射狭缝；3-半透半反镜；4-第一光谱仪；5-第二光谱仪。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图2至图3所示，本公开实施例提供了一种具有优化光路的单色仪，包括：

发光组件1，发光组件1用于提供宽光谱复色光；

分光组件2，分光组件2用于将发光组件1发出的宽光谱复色光分光以得到连续单色光，分光组件2包括出射狭缝24，出射狭缝24用于筛选连续单色光以得到目标单色光；

半透半反镜3，半透半反镜3设置在出射狭缝24的出光侧，用以将目标单色光分为反射光束和透射光束；

第一光谱仪4，第一光谱仪4用于测量反射光束的谱密度曲线；

第二光谱仪5，第二光谱仪5用于测量透射光束的谱密度曲线。

本公开提供的具有优化光路的单色仪中，发光组件1发出宽光谱复色光，宽光谱复色光入射至分光组件2中，经分光组件2分解得到一系列单色光，一系列单色光首先经出射狭缝24筛选得到目标单色光，然后目标单色光射向半透半反镜3，通过半透半反镜3将目标单色光分为反射光束和透射光束，并通过第一光谱仪4测量反射光束的谱密度曲线，通过第二光谱仪5测量透射光束的谱密度曲线。

连续单色光依次经出射狭缝24和半透半反镜3得到了反射光束和透射光束，有效提高了反射光束和透射光束的波长一致性、避免产生边带现象，提高了单色仪的检测精度，有效降低半透半反镜3的镀膜工艺要求，降低了半透半反镜3的制备工艺难度以及制备成本。

在一些实施例中，发光组件1包括光源部件11和入射狭缝12，光源部件11发出的光为宽光谱复色光。

上述发光组件1中，光源部件11发出初始宽光谱复色光，初始宽光谱复色光经过准直、聚焦到入射至狭缝12。通过设置入射狭缝12可有效控制入射的光通量以形成入射至分光组件2入光侧的宽光谱复色光。

在一些实施例中，分光组件2包括光栅21，光栅21设置在入射狭缝12和出射狭缝24之间，用于分解宽光谱复色光，以得到连续单色光。

具体地，光栅21的入光侧设置有至少一个第一反光镜22，第一反光镜22用于改变宽光谱复色光射入至光栅21的入射角度，以保证入射光按照设定路线射入至光栅21中。

具体地，第一反光镜22的数量可以为两个，入射光依次经过两个反光镜入射至光栅21中。

在一些实施例中，光栅21的出光侧和出射狭缝24之间设置有至少一个第二反光镜23，第二反光镜23用于改变光栅21的出射光入射至出射狭缝24中的入射角度。

上述第二反光镜23用于将光栅21的出射光反射至出射狭缝24处，以实现目标单色光的出射。

具体地，光栅21的出射光垂直入射至出射狭缝24，以保证目标单色光出射。

如图4所示，本公开实施例还提供了一种具有优化光路的单色仪的使用方法，包括：

S1：向分光组件2的入光侧提供宽光谱复色光；

S2：利用出射狭缝24筛选分光组件2的出射光以得到目标单色光；

S3：利用半透半反镜3将目标单色光分为反射光束和透射光束；

S4：利用第一光谱仪4测量反射光束的谱密度曲线，利用第二光谱仪5测量透射光束的谱密度曲线。

上述方法中，首先向分光组件2中提供宽光谱复色光，以使分光组件2将宽光谱复色光分解，便于出射狭缝24对分光组件2中的单色光实现筛选以得到目标单色光。然后将目标单色光通过半透半反镜3分为反射光束和透射光束，并通过第一光谱仪4和第二光谱仪5对反射光束和透射光束进行测量从而得到反射光束和透射光束的谱密度曲线。

通过上述方法将经分光组件2分解得到的一系列单色光依次经出射狭缝24和半透半反镜3得到反射光束和透射光束，有效提高了反射光束和透射光束的波长一致性、避免产生边带现象，并且，对半透半反镜3的镀膜要求大大降低，从而降低了成本。

上述宽光谱复色光中宽光谱指的是光谱波长范围>2000nm，例如光谱波长范围可以取值2500nm、3000nm等，本实施例中不做限定，具体光谱波长范围的取值可根据具体使用需要进行选取。

具体地，向分光组件2的入光侧提供宽光谱复色光包括：

通过入射狭缝12控制分光组件2的入光侧的光通量。

具体地，在S1和S2之间，还包括：

S12：利用光栅21将发光组件1发出的宽光谱复色光分光得到连续单色光。

具体地，在S1和S12之间，还包括：

S11：通过第一反光镜22改变宽光谱复色光射入至光栅21的入射角度。

具体地，在S12和S2之间，还包括：

S13：通过第二反光镜23改变光栅21的出射光入射至出射狭缝24中的入射角度。

上述S1、S2、S3、S4、S11、S12和S13为各步骤的代号，并不作为步骤实施顺序的序号。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种具有优化光路的单色仪，其特征在于，包括：

发光组件(1)，所述发光组件(1)用于提供宽光谱复色光；

分光组件(2)，所述分光组件(2)用于将所述发光组件(1)发出的宽光谱复色光分光以得到连续单色光，所述分光组件(2)包括出射狭缝(24)，所述出射狭缝(24)用于筛选所述连续单色光以得到目标单色光；

半透半反镜(3)，所述半透半反镜(3)设置在所述出射狭缝(24)的出光侧，用以将所述目标单色光分为反射光束和透射光束；

第一光谱仪(4)，所述第一光谱仪(4)用于测量所述反射光束的谱密度曲线；

第二光谱仪(5)，所述第二光谱仪(5)用于测量所述透射光束的谱密度曲线。

2.根据权利要求1所述的单色仪，其特征在于，所述发光组件(1)包括光源部件(11)和入射狭缝(12)。

3.根据权利要求2所述的单色仪，其特征在于，所述分光组件(2)包括光栅(21)，所述光栅(21)设置在所述入射狭缝(12)和所述出射狭缝(24)之间，用于将所述发光组件(1)发出的宽光谱复色光分光成连续单色光。

4.根据权利要求3所述的单色仪，其特征在于，所述光栅(21)的入光侧设置有至少一个第一反光镜(22)，所述第一反光镜(22)用于改变所述宽光谱复色光射入至所述光栅(21)的入射角度。

5.根据权利要求3所述的单色仪，其特征在于，所述光栅(21)的出光侧和所述出射狭缝(24)之间设置有至少一个第二反光镜(23)，所述第二反光镜(23)用于改变所述光栅(21)的出射光入射至所述出射狭缝(24)中的入射角度。

6.根据权利要求5所述的单色仪，其特征在于，所述光栅(21)的出射光垂直入射至所述出射狭缝(24)。

7.一种具有优化光路的单色仪的使用方法，其特征在于，包括：

S1：向分光组件(2)的入光侧提供宽光谱复色光；

S2：利用出射狭缝(24)筛选所述分光组件(2)的出射光以得到目标单色光；

S3：利用半透半反镜(3)将所述目标单色光分为反射光束和透射光束；

S4：利用第一光谱仪(4)测量所述反射光束的谱密度曲线，利用第二光谱仪(5)测量所述透射光束的谱密度曲线。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述向分光组件(2)的入光侧提供宽光谱复色光包括：

通过入射狭缝(12)控制所述分光组件(2)的入光侧的光通量。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述S1和所述S2之间，还包括：

S12：利用光栅(21)将发光组件(1)发出的宽光谱复色光分光得到连续单色光。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述S1和所述S12之间，还包括：

S11：通过第一反光镜(22)改变所述宽光谱复色光射入至所述光栅(21)的入射角度。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述S12和所述S2之间，还包括：

S13：通过第二反光镜(23)改变光栅(21)的出射光入射至出射狭缝(24)中的入射角度。

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