[实用新型]一种用于近红外的透射式光栅T型光路光谱分光结构

说明书

本实用新型公开了一种用于近红外的透射式光栅T型光路光谱分光结构，包括用于生成发散面光源的入射狭缝片、用于调整来自所述入射狭缝片的光源发散角的光阑、用于将来自所述光阑的光源调整为平行光的准直透镜、透射光栅、用于汇聚经所述透射光栅衍射后的平行光的凹面反射镜、柱面镜和用于将光信号转换成与波长相关的强度信号的阵列式光电转换元件；本实用新型在较大的波长范围内(比如900nm～1700nm)，色差影响较小，灵敏度高，杂散光少，适用于红外波段的光谱测试或红外波段拉曼光谱测试。

技术领域

本实用新型属于透射式光栅光谱仪技术领域，具体涉及一种用于近红外的透射式光栅T型光路光谱分光结构。

背景技术

光栅光谱仪为以光栅为色散元件的光谱仪，其结构通常包括狭缝、准直镜、衍射光栅、聚焦镜、光电转换装置。目前普遍使用的准直镜和聚焦镜为凹面反射镜，其特点是在波长范围较大情况下可以消除色差，但会产生较大的像差，使得波长分辨率下降。如果准直镜和聚焦镜为透镜，其特点是可以减小像差，但是在波长范围较大情况下焦平面受色差和场曲的影响是弯曲的，用简单的双胶合透镜无法消除焦平面的弯曲。

目前普遍使用的光栅为反射式光栅，分为闪耀光栅和全息非闪耀光栅两种，在波长范围较大的情况下闪耀光栅在闪耀波长附近有较高的衍射效率，但是偏离闪耀波长后，衍射效率下降很快；全息非闪耀光栅的特点是衍射效率在波长范围较大的情况下变化缓慢，但是峰值衍射效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目：为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种用于近红外的透射式光栅T型光路光谱分光结构，将光在波长上分离进行光谱测量，可主要应用于红外光谱测量或与1064nm激光器以及拉曼探头装置连用构成红外拉曼光谱仪。

技术方案：一种用于近红外的透射式光栅T型光路光谱分光结构，包括用于生成发散面光源的入射狭缝片、用于调整来自所述入射狭缝片的光源发散角的光阑、用于将来自所述光阑的光源调整为平行光的准直透镜、透射光栅、用于汇聚经所述透射光栅衍射后的平行光的凹面反射镜、柱面镜和用于将光信号转换成与波长相关的强度信号的阵列式光电转换元件；

所述准直透镜放置在以所述入射狭缝片为焦平面的位置上，且该准直透镜的焦点在入射狭缝片的中心位置上；

所述光阑设置在入射狭缝片与准直透镜之间，且光阑平面与入射狭缝片平面平行；

所述透射光栅的刻线方向与入射狭缝片的狭缝长度方向平行；该透射光栅的-1级衍射光聚焦在凹面反射镜上，该-1级衍射光与入射光位于透射光栅法线的同侧；

所述凹面反射镜的曲率半径和放置角度的选择应使测量波长范围的光焦点均落在阵列式光电转换元件上；

所述柱面镜设置在阵列式光电转换元件前，该柱面镜的轴方向与入射狭缝片的狭缝长度方向垂直；

所述阵列式光电转换元件的线阵方向与柱面镜轴方向平行。

进一步的，所述光阑为圆形光阑。

进一步的，所述入射狭缝片的中心位于所述准直透镜的光轴上。

进一步的，经所述光阑调整后的光源发散角与所述准直透镜孔径角的比值小于0.5。

进一步的，所述透射光栅的入射角设置为衍射效率最大的角度。

进一步的，所述凹面反射镜的放置位置以衍射光轴线构成的平面为凹面反射镜大圆所在的平面，该凹面反射镜使不同波长汇聚的焦点在一条直线上，且该直线与所述阵列式光电转换元件的探测平面重合。

进一步的，所述阵列式光电转换元件为线阵光电转换装置，该线阵光电转换装置的像素平面与所述柱面镜的平面部分平行且柱面镜的轴对称面与线阵光电转换装置的像素阵列的中心线重合。

有益效果：本实用新型具有以下优点：