[发明专利]一种多通道宽带高分辨光谱仪

权利要求书

1.一种多通道宽带高分辨光谱仪，其特征在于，包括沿光源入射或反射路线依次设置的若干光源入射狭缝、由多个子光栅组成的多通道集成光栅、多通道共用的二维聚焦成像镜，以及二维面阵探测器；

每个光源入射狭缝作为一个光谱通道入射口，子光栅按照光谱通道数组合成独立的集成光栅；光源从狭缝入射到准直反射镜，以垂直于入射面的方向为y方向，各子光栅沿y方向排列，且每块子光栅在入射面内沿衍射波长分布的x方向具有相同的衍射张角范围；

入射光沿各光源入射狭缝入射到对应的集成光栅上，经集成光栅衍射后被共用的二维聚焦成像镜聚焦，全光谱区衍射光入射到二维面阵探测器焦平面检测。

2.根据权利要求1所述的多通道宽带高分辨光谱仪，其特征在于，子光栅的总数为n，n块子光栅按光谱通道数h进行组合，每个独立光谱通道所含的子光栅数为k，且k＝n/h。

3.根据权利要求2所述的多通道宽带高分辨光谱仪，其特征在于，各通道子光栅的个数k取决于总的宽光谱区λ和子波长区的宽度△λ_k，即：k＝λ/△λ_k。

4.根据权利要求3所述的多通道宽带高分辨光谱仪，其特征在于，每块子光栅在入射面内沿衍射波长分布的x方向的衍射张角范围为Δθ，即：

Δθ₁(Δλ₁)＝Δθ₂(Δλ₂)＝……＝Δθ_k(Δλ_n) (1)

式中：

Δθ₁＝θ₂-θ₁,Δθ₂＝θ₃-θ₂,……Δθ_k＝θ_k+1-θ_k (2)

Δλ₁＝λ₂-λ₁,Δλ₂＝λ₃-λ₂,……Δλ_k＝λ_k+1-λ_k (3)。

5.根据权利要求4所述的多通道宽带高分辨光谱仪，其特征在于，各子光栅面的法线方向按相应的各光谱区连接的顺序组合排列。

6.根据权利要求4所述的多通道宽带高分辨光谱仪，其特征在于，所述二维面阵探测器的焦平面在衍射波长分布x方向含有p个像元，像元数p与各子光栅所对应子波长数一致，且满足高分辨率波长Δλ＝Δλ_k/p的要求；在y方向含有q个像元，在y方向的像元数被分成h个区，与光谱通道数一致，每一通道区内的像元区分为k个子光谱区，y方向各子光谱区的像元数为t，且t＝q/n。

7.根据权利要求1所述的多通道宽带高分辨光谱仪，其特征在于，所述光源入射狭缝的数量大于或等于2，光源入射狭缝的宽度固定或在0-2mm范围内调节。

8.根据权利要求1所述的多通道宽带高分辨光谱仪，其特征在于，所述二维聚焦成像镜为双焦距轮胎面反射镜，其沿x方向的焦距为f1，沿y方向的焦距为f2，来自多通道集成光栅的衍射光被其聚焦在二维面阵探测器的焦平面上。

9.根据权利要求1所述的多通道宽带高分辨光谱仪，其特征在于，在光源入射狭缝与多通道集成光栅之间还置有若干与光源入射狭缝一一对应的球面镜，光源经光源入射狭缝入射后被球面镜反射，成为平行光。

10.根据权利要求9所述的多通道宽带高分辨光谱仪，其特征在于，所述球面镜与多通道集成光栅之间还置有滤色片，所述滤色片滤去高次衍射光。