[发明专利]偏置角可调中阶梯光栅效率测试仪的光路结构及测试方法

说明书

本发明涉及一种偏置角可调中阶梯光栅衍射效率测试仪的光路结构。该光路结构包括光源、前置光路、测量光路和探测系统；测量光路按光束的传播轨迹顺序包括中间狭缝、准直镜、待测元件、聚焦镜模块和出射狭缝；待测元件通过双层旋转平台安装在光路中，实现待测中阶梯光栅不同偏置角的设置，以及中阶梯光栅不同测试波长范围的扫描；聚焦镜模块处设置有刻度标尺，所述刻度标尺的刻度根据待测中阶梯光栅的偏置角设置，聚焦镜模块设置在与偏置角相对应的刻度标尺的刻度位置上。本发明实现中阶梯光栅真实工作状态下衍射效率的测试，能够更加准确的评价中阶梯光栅在光谱仪中的能量传输性能。

技术领域

本发明属于光学系统设计、光学仪器技术领域，特别涉及一种偏置角可调的中阶梯光栅衍射效率测试仪的光路结构及测试方法。

背景技术

中阶梯光栅光谱仪凭借其高光谱分辨率、宽谱段、全谱直读等优异的性能在现代光谱仪器中得到广泛应用。中阶梯光栅作为光谱仪中的关键元件，衍射效率为其最重要的参数之一，对中阶梯光栅光谱仪的性能起着决定性的作用。衍射效率分为绝对衍射效率和相对衍射效率。在实际测量中，衍射效率通常指的是相对衍射效率，即探测器接收到的给定衍射级次和波长的衍射光通量与接收到的参考反射镜的反射光通量之比。若无特别说明，后文提到的衍射效率均为相对衍射效率。

为了更加准确的衡量中阶梯光栅在光谱仪器中的工作状态及能量传输效果，有必要对中阶梯光栅在其工作状态下的衍射效率进行测量。然而，中阶梯光栅生产厂商提供的衍射效率曲线并不能够准确反映中阶梯光栅工作状态下的性能水平，这对于中阶梯光栅光谱仪的设计及使用产生一定的局限。现有技术中，中国发明专利申请No.201810032110.4公开了一种‘自准直式中阶梯光栅衍射效率测试装置’，该装置仅能测试中阶梯光栅在自准直状态下各衍射级次中心波长的相对衍射效率，无法评估中阶梯光栅在光谱仪器真实状态下的能量传输能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种偏置角可调的中阶梯光栅衍射效率测试仪的光路结构及其测试方法。根据中阶梯光栅锥面衍射理论，设计中阶梯光栅在测试仪中的工作状态。该光路结构可实现不同结构尺寸、不同技术参数的中阶梯光栅衍射效率的测量。同时，根据用户提供的中阶梯光栅的工作状态，调节衍射效率测试仪的偏置角度，实现中阶梯光栅真实工作状态下衍射效率的测量。

本发明的设计思想是根据中阶梯光栅锥面衍射理论，结合中阶梯光栅在光谱仪中的工作状态，设计放置中阶梯光栅的双层旋转平台，通过双层旋转平台的旋转实现中阶梯光栅偏置角的改变和波长范围的调节，实现中阶梯光栅工作状态下的衍射效率的测量。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种偏置角可调中阶梯光栅衍射效率测试仪的光路结构，包括光源1、前置光路2、测量光路3和探测系统4，所述光源1用于为中阶梯光栅衍射效率的测量提供连续的测试波长，所述前置光路2对光源1发出的光进行分光，用于为中阶梯光栅衍射效率的测量提供单色光，所述测量光路3用于实现中阶梯光栅衍射效率的测量，所述探测系统4用于接收从测量光路3出射的光电信号。

所述测量光路3按光束的传播轨迹顺序包括中间狭缝5、准直镜6、待测元件、聚焦镜模块10和出射狭缝11。

所述待测元件通过双层旋转平台7安装在光路中，待测元件为待测中阶梯光栅8或参考反射镜9。

所述双层旋转平台7包括上层旋转台和下层旋转台，下层旋转台通过旋转实现待测中阶梯光栅8不同偏置角的设置，上层旋转台实现中阶梯光栅8不同测试波长范围的扫描。

所述聚焦镜模块10处设置有刻度标尺12，所述刻度标尺12的刻度根据待测中阶梯光栅8的偏置角设置，所述聚焦镜模块10设置在与偏置角相对应的刻度标尺12的刻度位置上。

所述待测中阶梯光栅8的偏置角的可调范围为3°～10°。

所述光源1为氘灯或钨灯。