[发明专利]一种光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置

权利要求书

1.一种光栅光谱仪星上光谱定标及仪器线形函数监测装置，其特征在于包括：主承力框(1)、激光合束系统(2)、匀光系统(3)和准直系统(4)；其中，

激光合束系统(2)包括：定标光源单元组合(21)、分色片组合(22)、反射镜(23)、分束镜(24)和支撑立板(25)；匀光系统(3)包括：积分球(31)和光阑(32)；准直系统(4)包括：反射镜一(41)、反射镜二(42)和滤光片(43)；其中，

激光合束系统(2)中的定标光源单元组合(21)、分色片组合(22)、反射镜(23)和分束镜(24)均设置于支撑立板(25)上；匀光系统(3)中的光阑(32)用螺钉设置于积分球(31)上；支撑立板(25)、积分球(31)、反射镜一(41)、反射镜二(42)和滤光片(43)均设置于主承力框(1)上；

激光合束系统(2)中的定标光源单元组合(21)发出的不同定标波长光源通过分色片组合(22)、反射镜(23)和分束镜(24)进行光路合束得到合束光路，最终照入匀光系统(3)；匀光系统(3)中的积分球(31)对合束光路进行匀光处理后并通过光阑(32)入射到准直系统(4)；准直系统(4)中的滤光片(43)对匀光处理后的合束光路的光强进行衰减得到衰减光，衰减光依次经过反射镜一(41)和反射镜二(42)准直后发射出去；

所述定标光源单元组合(21)包括第一定标光源单元(211)、第二定标光源单元(212)、第三定标光源单元(213)、第四定标光源单元(214)、第五定标光源单元(215)、第六定标光源单元(216)、第七定标光源单元(217)和第八定标光源单元(218)；

所述分色片组合(22)包括第一分色片(221)、第二分色片(222)、第三分色片(223)、第四分色片(224)、第五分色片(225)和第六分色片(226)；其中，

第一定标光源单元(211)的出射光通过第一分色片(221)反射和分束镜(24)透射，完成合束；第二定标光源单元(212)的出射光通过第二分色片(222)反射、反射镜(23)反射和分束镜(24)反射，完成合束；第三定标光源单元(213)的出射光通过第三分色片(223)反射、第一分色片(221)透射和分束镜(24)透射，完成合束；第四定标光源单元(214)的出射光通过第四分色片(224)反射、第二分色片(222)透射、反射镜(23)反射和分束镜(24)反射，完成合束；第五定标光源单元(215)的出射光通过第五分色片(225)反射、第三分色片(223)透射、第一分色片(221)透射和分束镜(24)透射，完成合束；第六定标光源单元(216)的出射光通过第六分色片(226)反射、第四分色片(224)透射、第二分色片(222)透射、反射镜(23)反射和分束镜(24)反射，完成合束；第七定标光源单元(217)的出射光通过第五分色片(225)透射、第三分色片(223)透射、第一分色片(221)透射和分束镜(24)透射，完成合束；第八定标光源单元(218)的出射光通过第六分色片(226)透射、第四分色片(224)透射、第二分色片(222)透射、反射镜(23)反射和分束镜(24)反射，完成合束；最终实现8个不同定标波长光源的合束；

第一定标光源单元(211)、第二定标光源单元(212)、第三定标光源单元(213)、第四定标光源单元(214)、第五定标光源单元(215)、第六定标光源单元(216)、第七定标光源单元(217)和第八定标光源单元(218)的结构一样，均包括：可调谐激光二极管(2101)、准直镜(2102)、衰减片(2103)和电路板及电子学组件(2104)；其中，所述电路板及电子学组件(2104)与所述可调谐激光二极管(2101)相连接；可调谐激光二极管(2101)发出的光依次经过准直镜(2102)和衰减片(2103)后进入分色片组合(22)；其中，每个可调谐激光二极管(2101)发出的光的波长各不相同；

所述可调谐激光二极管(2101)包括半导体制冷器和测温传感器，通过电流对其温度进行调节；定标时，电路板及电子学组件(2104)通过电流改变可调谐激光二极管(2101)的温度，在其波长名义值±1nm的波长范围内进行波长扫描，从而提高该波长处的仪器线形函数精度；

所述滤光片(43)对于不同波长的透过率不同；所述的衰减片(2103)对可调谐激光二极管(2101)能量进行衰减；两者组合设计，实现各定标波长光源的光谱辐亮度均在光谱仪的动态范围内；

所述积分球(31)的材料为黄铜，所述积分球(31)的内表面镀金；

所述光阑(32)的材料为黄铜，所述积分球(31)的内表面镀金；

在已知光谱仪光学系统设计的前提下，进行定标光路光学系统设计，从而完成该装置设计；可调谐激光二极管(2101)通过电路板及电子学组件(2104)进行控制，前面配置准直镜(2102)和衰减片(2103)，共同组成定标光源单元组合(21)；不同的定标光源单元组合(21)发射出不同定标波长的光源，通过分色片组合(22)、反射镜(23)、分束镜(24)后得到合束光路，照入匀光系统(3)；匀光系统(3)中的积分球(31)对合束光路进行匀光处理，通过与光谱仪光学系统入瞳尺寸和形状相匹配的光阑(32)后得到匀光光路，照入准直系统(4)；准直系统(4)中的滤光片(43)对匀光光路中各定标波长光强进行衰减，使其均满足光谱仪的动态范围；反射镜一(41)和反射镜二(42)对匀光光路进行准直，照入光谱仪光学系统入瞳；通过光学设计，使得定标光路光学系统的出瞳与光谱仪光学系统的入瞳相匹配，定标光源的出射光的光谱辐亮度均在光谱仪的动态范围内，最终实现全口径、全视场、全谱段的星上光谱定标和仪器线形函数监测；

光阑(32)开口尺寸通过设计，与光谱仪入瞳相匹配；匀光系统通过积分球(31)的底座装调、安装在主承力框上；滤光片(43)对各定标波长光强进行衰减，使其均满足光谱仪的动态范围；反射镜一(41)、反射镜二(42)进行组合设计，对合束、匀光后的定标光线进行准直，最终照亮光谱仪的入瞳；滤光片(43)、反射镜一(41)、反射镜二(42)各自分别进行进行装框注胶，再将组件分别装配到主承力框上。