[发明专利]一种静态傅里叶光谱装置

说明书

技术领域

本发明涉及光谱测量仪器技术领域，尤其涉及一种静态傅里叶光谱装置，特别是基于双直角分束器的反射式静态傅里叶光谱装置。

背景技术

光谱仪器是分析物质组成成分以及结构的强有力的工具，在环境监测、化学分析、生物医学、国防和光电子功能材料等科研领域和产业界都有着广泛应用，且这些领域和产业的在线实时监测以及便携等要求推动了光谱仪器微型化的发展，并有着广阔的应用前景。

传统的傅里叶光谱装置由于使用数量较多的元件，从而难以实现紧凑型结构。传统的傅里叶光谱装置中的移动部件限制了装置的机械稳定性，并且对使用和放置环境有严格要求，因此，传统的傅里叶光谱装置难以满足野外探测、环境监测等户外使用的需求。传统的傅里叶光谱仪的光学结构设有驱动装置，从而会引起机械磨损、减少光谱仪寿命，不利于小型化生产。

近年来，采用双光束干涉的静态傅里叶光谱装置替代传统的傅里叶光谱装置，得到了迅速发展。静态傅里叶光谱装置一般包括前置光学系统、分束器及后置光学系统。后置光学系统包括傅里叶透镜和柱面镜结构，并且采用沿光轴的透射式结构。但是，现有技术中傅里叶光谱装置存在系统复杂、体积较大、造价高等问题。

因此，需要一种结构紧凑实现体积减小、系统结构简单的静态傅里叶光谱装置。

发明内容

针对现有静态傅里叶光谱装置所存在的问题，本发明提出一种双直角分束器的静态傅里叶光谱装置。该静态傅里叶光谱装置基于双直角分束器，除分束器全部采用反射式结构，有效地折叠光路，从而减小整个系统的体积、有效地扩宽光谱范围。

该静态傅里叶光谱装置的方案如下：一种静态傅里叶光谱装置，包括前置光学结构，所述前置光学结构包括三角平面镜、位于所述三角平面镜上方的第一球面镜，以及狭缝；双直角分束器，所述双直角分束器包括第一梯形棱镜和第二梯形棱镜，所述第一梯形棱镜的下底面和第二梯形棱镜的下底面错开预定距离相粘合而构成分束面；后置光学结构，所述后置光学结构包括第二球面镜和柱面反射镜。

优选的，所述狭缝位于所述第二球面镜的前焦平面处，所述柱面镜的焦点位于所述第二球面镜的后焦平面处。

优选的，所述三角平面镜由第一平面镜倾斜第一角度和第二平面镜倾斜第二角度固定而成。

优选的，所述第一平面镜和所述第二平面镜大小相同，所述第一角度为正40度，所述第二角度为负40度。

优选的，所述双直角分束器的预定距离为0.707毫米。

优选的，所述第二球面镜的倾斜角度等于所述柱面反射镜的倾斜角度。

优选的，所述倾斜角度为6度。

优选的，所述三角平面镜、第一球面镜、第二球面镜或柱面反射镜的镜面材料选用K9玻璃。

优选的，所述三角平面镜、第一球面镜、第二球面镜或柱面反射镜的镜面镀铝反射膜。

优选的，所述双直角分束器采用K9玻璃材料，所述分束面镀半透半反膜。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例基于双直角分束器设计反射式静态傅里叶光谱装置，除了分束器外，整个光学装置采用反射式结构，有效地折叠光路，从而减小整个系统的体积；由于采用反射式结构不会引起色差，从而光谱装置能够扩宽光谱的有效范围。本发明实施例所提供的静态傅里叶光谱装置具有体积小、质量轻、稳定性高等诸多优点，对小型化、便携式静态傅里叶光谱仪器的研究具有重要意义。

附图说明

图1为本发明实施例中提供一种基于双直角分束器的反射式静态傅里叶光谱装置光路的俯视图；

图2为图1所示实施例中基于双直角分束器的反射式静态傅里叶光谱装置光路的侧视图；

图3为图1所示实施例中基于双直角分束器的反射式静态傅里叶光谱装置中的前置光学结构；

图4为图1所示实施例中基于双直角分束器的反射式静态傅里叶光谱装置中的后置光学结构。

附图标号说明：

1、三角平面镜2、第一球面镜 3、狭缝

4、直角分束器41、第一梯形棱角42、第二梯形棱角

5、第二球面镜6、柱面反射镜 7、面阵探测器

8、第二球面镜的前焦平面9、第二球面镜的后焦平面

具体实施方式