[实用新型]一种凹面光栅装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，特别是涉及一种凹面光栅装置。

背景技术

Seya-Namioka(濑谷-波冈)装置是光栅光谱仪中不采用罗兰圆原理的一种凹面光栅装置，入射狭缝和出射狭缝置于罗兰圆外，调节波长时转动光栅进行波长扫描，两个狭缝固定不动。该装置结构简单，有效使用波段范围窄，用于真空摄谱仪和真空单色仪。采用凹面光栅的Seya-Namioka装置，可以在一定的范围和条件下，只转动光栅，保持入射和出射狭缝不动，在出射狭缝处得到所需波长的狭缝像。

现有技术的一种Seya-Namioka装置的结构如图1所示，S1、S2分别为入射狭缝和出射狭缝，G为凹面光栅。当光栅G转动时，出射狭缝S2处可以得到相应波长的像。

但是，要想在出射狭缝S2处得到不同波长的精确聚焦的像，其入射光线和衍射光线间的夹角δ较大，这样导致该装置的像散较大，成像质量降低。如果减小夹角δ，系统像散会随之减小，但不同波长的像又不能精确聚焦到出射狭缝S2处。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是提供一种凹面光栅装置，以克服现有技术的凹面光栅装置中夹角δ减小导致不能精确聚焦的缺陷。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案提供一种凹面光栅装置，所述装置包括：凹面光栅(1)、氘灯(2)、钨灯(3)、光学镜面(4)和出射狭缝(5)；氘灯(2)和钨灯(3)为入射光源，氘灯(2)和钨灯(3)之间通过光学镜面(4)进行切换，氘灯(2)和钨灯(3)的衍射光线均到达出射狭缝(5)处。

优选地，所述光学镜面(4)包括反射镜或半透半反镜。

优选地，所述氘灯(2)和钨灯(3)的出射像精确聚焦到出射狭缝(5)处。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有如下优点：

本实用新型的凹面光栅装置在入射光线和衍射光线夹角较小的情况下，能够将不同波长的光精确聚焦到出射狭缝处，既改变了像质，又可以提高光能量的利用率。

附图说明

图1为现有技术的一种Seya-Namioka装置的结构示意图；

图2为本实用新型的一种凹面光栅装置的结构示意图；

图3a为本实用新型的一种随变化的关系曲线图；

图3b为本实用新型的一种随变化的关系曲线图；

图4为现有技术的Seya-Namioka装置对550nm的成像情况示意图；

图5为现有技术的Seya-Namioka装置对220nm的成像情况示意图；

图6为本实用新型的凹面光栅装置对550nm的成像情况示意图；

图7为本实用新型的凹面光栅装置对220nm的成像情况示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的一种凹面光栅装置的结构如图2所示，所述装置包括凹面光栅1、氘灯2、钨灯3、光学镜面4和出射狭缝5；氘灯2和钨灯3为入射光源，氘灯2和钨灯3之间通过光学镜面4进行切换，氘灯2和钨灯3的衍射光线均到达出射狭缝5处。其中，所述光学镜面4包括反射镜或半透半反镜，所述氘灯2和钨灯3的出射像精确聚焦到出射狭缝5处。

作为入射光源的氘灯2和钨灯3取代入射狭缝，氘灯2到凹面光栅1的距离为r1，钨灯3到凹面光栅1的距离为r2。氘灯2和钨灯3的衍射光线均到达出射狭缝5处，距离为r3。本装置入射光线和出射光线夹角δ较小，系统像散大大降低，由于氘灯2和钨灯3到凹面光栅1的距离r1和r2采用优化设计，使氘灯2和钨灯3的出射像基本能够精确聚焦到出射狭缝5处，从而提高了光能的利用力，大大改善了光学系统质量。

本实用新型的凹面光栅装置的光学原理如下：

假设凹面光栅的曲率半径为ρ，入射光线和衍射光线的夹角为δ，入臂和出臂分别为r和r′，入射角和衍射角分别为i和θ，当光栅转角为时满足下列关系式：