[发明专利]一种测量光学材料透射光谱特性的光谱探测仪及其方法

说明书

本发明公开了一种测量光学材料透射光谱特性的光谱探测仪及其方法。光谱探测仪基于声光可调谐滤光器等可电控分光器件的分光功能，利用宽光谱光源作为标准光源，通过光纤接口接入分光系统，标准光源经过准直镜准直后，利用声光可调谐滤光器对准直光进行光谱滤光，从而产生一定光谱特性的宽光谱源。宽光谱源经过汇聚镜后再次通过准直镜准直输出，穿过光阑后透射经过待测光学材料，最后通过积分球口进入积分球，在另一个积分球口使用探测器探测有无待测光学材料前后的光谱曲线，通过比对两条光谱曲线获得待测光学材料的透射光谱信息。光谱探测仪结构简单，操作灵活、简便，适用于光学材料及平面光学材料角度特性的透射光谱测量等光谱特性的检测。

技术领域

发明设计一种光谱分析仪器，特别指一种测量光学材料光谱特性的光谱探测仪及其方法，该发明适用于光学材料的光谱检测与分析领域，特别适用于非平面光学材料(眼镜片、LED光学透镜、凸面光栅等)、平面光学材料角度特性的透射光谱测量等光谱特性检测领域。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，人们的生活水平得到了很大的提高，对各种生活用品的安全性、舒适性等要求越来越高。近年来，随着各地方政府对生活用品、食药品、环境/污染监控政策的日趋严厉，使得监测仪器的需求不断增加，未来光谱仪器需求的放开也成了大势所趋。

光谱仪器从其出现以来就在实验室中扮演着至关重要的角色。各类光谱分析技术被应用在过程监控、化合物识别、化学结构测定等任务中。目前，国内的光谱分析仪器市场几乎完全被国外产品垄断，每年的市场需求量超百亿人民币。

可见近红外分析仪产品无论是从需求、消费方面，都体现出极大的潜力，我国近红外分析仪器需求巨大，应用行业分布较多，因此从需求及消费角度考虑，产品转移转化开发前景巨大。

通用的透射式光谱仪大多适用于平面物体的垂直透射光谱测量，当待测物体为非平面(球面、曲面等)或需要对平面物体进行角度特性测量时，会因为出射光束的散射导致信号无法被探测器完全接收，影响光谱测量的准确性、可靠性。

现有的一些用于非平面物体测量的透射式光谱仪多采用滤光片的方式、前置单色仪的方式和傅里叶变换的方式实现。滤光片的方式只能得到离散的光谱数据点，数据精度不够；前置单色仪的方式多采用光栅分光，得到单色光束的准直性稍差，会影响测量的准确性；傅里叶变换的方式实现起来比较复杂，成本较高。

本发明利用光阑和步进电机能够灵活的调节光束的光斑大小以及光束的入射角度，再结合积分球的收光和匀光，可以很方便的实现非平面光学材料、平面光学材料角度特性的透射光谱测量，还可以适应待测光学材料的不同尺寸，尤其是小尺寸的待测光学材料。

本发明利用声光可调谐滤光器的电控选择波长、无运动机构的特性，实现单色光束的准直输出，进而实现对光学材料的透射光谱探测。声光可调谐滤光器(Acousto-optictunable filter，AOTF)是一种窄带可调谐滤光器，它是根据声光作用原理制成的分光器件。通过改变施加在晶体上的射频驱动信号的频率来调整衍射光波长，从而实现波长扫描。目前该技术已广泛应用于非成像及成像光谱仪器中。

发明内容

本发明的目的是提供了一种测量光学材料透射光谱特性的光谱探测仪及其方法，该发明基于声光可调谐滤光器等可电控分光器件的分光功能，利用宽光谱光源作为标准光源，标准光源经过离轴抛物面反射镜准直输出，再利用声光可调谐滤光器对准直光进行光谱滤光，从而产生一定光谱特性的宽光谱源，该宽光谱源经过离轴抛物面反射镜准直后变为平行光束输出，经过光阑孔后再透射经过待测光学材料，最后进入积分球，在积分球的另一个端口探测有无待测光学材料前后的光谱曲线，通过两条光谱曲线的比对，从而分析被测光学材料的透射光谱特性。可以通过步进电机调节平行光束透射进入待测光学材料的入射角度，实现待测光学材料角度特性的透射光谱测量。