[发明专利]一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法

说明书

本发明公开了一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法，涉及光谱仪器技术领域，包括：将第一入射狭缝作为中阶梯光纤光谱仪的光学系统的坐标原点；通过光纤调节装置调整光纤(2)的安装位置，以使光纤(2)与第一入射狭缝的中心对准；调整中阶梯光栅(6)的安装位置，以使中阶梯光栅(6)的光栅面与光学系统的水平面垂直；通过成像镜调节装置调整聚焦镜(7)的安装位置，消除聚焦镜(7)的滚转误差与俯仰误差等。本发明的中阶梯光纤光谱仪的装调方法，提供了对光学系统精确的装调方法，具有所需专业辅助设备少、操作简便、易于应用等特点，可实时性强，装配精度高，并且利于实现中阶梯光纤光谱仪的高分辨率、宽谱段范围、全谱瞬态直读光谱分析。

技术领域

本发明涉及光谱仪器技术领域，尤其涉及一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法。

背景技术

光谱仪器是光谱分析的基本测试设备，广泛应用于科研、天文、环保、冶金等探测分析领域。中阶梯光纤光谱仪是一种高分辨率、高灵敏度、宽波段的全谱直读型智能光谱仪。中阶梯光纤光谱仪以中阶梯光栅作为主色散元件，配合低色散棱镜作为横向色散元件，在二维方向上将不同波长、不同级次的单色光区分开来。中阶梯光纤光谱仪可以实现光谱仪的宽波段(波段范围为200nm-800nm)与高分辨率(光谱分辨率可达0.01nm)设计，同时保证0.005nm的波长标定精度。光学仪器在使用的过程中需要保证使用的科学性和光学元件的装调精度，只有如此才能提高光学仪器的使用效果。精确装调使结构参数与设计参数的尽可能接近，是实现中阶梯光纤光谱仪全波段高分辨率性能的主要保障手段。

中阶梯光纤光谱仪的光学系统包括光源、分光系统以及接收系统等。主要光学元件有入射狭缝、准直镜、中阶梯光栅、低色散棱镜、非球面像差校正聚焦镜和面阵电荷耦合元件(Charge-coupled Device，简称为CCD)。且该结构简单紧凑，无移动。光学设计中采用的非球面光学元件(主要是准直镜、聚焦镜)的安装误差(包括位置误差、角度误差、俯仰误差以及滚转误差)对系统的成像质量有较大影响。由于中阶梯光纤光谱仪的光学系统主光线不处在一个固定的平面内，寻找光学元件安装的测量的基准就有许多困难。并且，非球面光学元件的曲率半径不大，表面面型弯曲较大，平面光学元件的尺寸较小，限制了作为安放基准的精度，且这些光学元件的边缘多数并非沿着水平或垂直方向放置，不宜选择其表面或直边作为仪器测量准直的参考。目前，中阶梯光纤光谱仪的精确装调方法主要依靠装调人员的经验以及专业的装调设备，装调过程存在周期长、反复性等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的一个技术问题是提供一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法。

根据本发明的一个方面，提供一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法，所述中阶梯光纤光谱仪包括：光纤、第一入射狭缝装置、光路折叠装置、准直镜、棱镜、中阶梯光栅、聚焦镜和面阵探测装置；其中，所述第一入射狭缝装置上设置有第一入射狭缝；在狭缝支架座上安装所述第一入射狭缝装置，将所述第一入射狭缝作为所述中阶梯光纤光谱仪的光学系统的坐标原点；通过准直镜调节装置调节所述准直镜的安装角度，以使通过所述第一入射狭缝的入射光经所述准直镜后以平行光出射；通过光纤调节装置调整所述光纤的安装位置，以使所述光纤与所述第一入射狭缝的中心对准；通过棱镜调节装置调整棱镜的安装位置，以使出射光线、入射光线在同一水平面上；调整所述中阶梯光栅的安装位置，以使所述中阶梯光栅的光栅面与所述光学系统的水平面垂直；通过成像镜调节装置调整所述聚焦镜的安装位置，消除所述聚焦镜的滚转误差与俯仰误差；将所述面阵探测装置安装在预设的像面位置，对所述面阵探测装置的安装位置进行调整；进行所述中阶梯光纤光谱仪使用的波长的标定，完成中阶梯光纤光谱仪的装调。

可选地，所述在狭缝支架座上安装所述第一入射狭缝装置之后还包括：采用第一激光器作为所述中阶梯光纤光谱仪的光源，使用经纬仪调整所述第一激光器的安装位置和角度，使得所述第一激光器出射的光束经过第一聚光镜能够无俯仰、无倾斜地入射至所述第一入射狭缝。