[实用新型]一种高采样效率积分视场光谱仪光学系统

说明书

本实用新型公开了一种高采样效率积分视场光谱仪光学系统，光学系统沿光路传输方向，包括依次设置的狭缝模块、窄带滤光片模块、准直模块和色散模块；准直模块的法线与色散模块的法线之间角度等于色散模块在使用时的入射角，色散模块的法线与成像模块的法线之间角度等于色散模块在色散使用时的衍射角，所述成像模块和反射探测器模块呈直线排列。本实用新型可以明显减少观测望远镜终端光谱仪数量，或者在光谱仪数量一定的情况下，提高观测的视场大小；实现对物体进行高时间分辨率的观测。

技术领域

本实用新型属于光学设备技术领域，具体地说，涉及一种高采样效率积分视场光谱仪光学系统。

背景技术

近几年，随着天文学技术的飞速发展，国内与国际上很多天文望远镜目前都利用IFU代替一般光谱仪中的狭缝来链接望远镜和光谱仪系统组成光纤成像光谱仪。传统光谱仪观测是获得光谱信息，要想获得二维空间信息就需要狭缝进行空间扫描来获得二维信息，该方法的缺点是时间分辨率低。而IFU由微透镜阵列端和赝狭缝端组成，微透镜阵列端对二维空间图像进行分割，再通过光纤传输，输出端重新排列组成的赝狭缝置于光谱仪入射端进行色散，从而实现同时获得二维空间信息和一维光谱信息，为实现高时间分辨率的观测提供可能。但是运用积分视场单元进行观测，要想获得大的二维视场信息，需要的光纤数量较多，因此高采样效率积分视场光谱仪的研制是保证高时间分辨率成谱成像观测的重要保证。例如对于未来我国大型日冕仪，单支IFU包含了十多万个空间采样点，采用成对IFU技术因此需要二十多万根光纤，如此巨大的光纤数量提出了对高采样效率积分视场光谱仪的迫切需求。

目前，还没有一台可以同时对几千根光纤同时进行光谱色散的高采样效率积分视场光谱仪(或高采样效率光纤光谱仪)。

实用新型内容

针对于高采样效率积分视场光谱仪的需求，本实用新型公开了一种高采样效率积分视场光谱仪光学系统，本实用新型的一台光谱仪可以容纳几千根光纤，该方法将应用于需要利用大量光纤IFU进行高采样效率观测的天文望远镜或其他光谱设备。本实用新型公开的方法被利用于研制一台能容纳7000根光纤进行同时色散的高采样效率积分视场光谱仪，该方法也将被利用于未来我国大型日冕仪终端的高采样效率积分视场光谱仪中。

为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种高采样效率积分视场光谱仪光学系统，沿光路传输方向，包括依次设置的狭缝模块、窄带滤光片模块、准直模块和色散模块；准直模块的法线与色散模块的法线之间角度等于色散模块在使用时的入射角，色散模块的法线与成像模块的法线之间角度等于色散模块在色散使用时的衍射角，所述成像模块和反射探测器模块呈直线排列。

可选地，所述的狭缝模块包括若干个平行设置的狭缝单元，每个狭缝单元包括第一狭缝机构和第二狭缝机构，所述第一狭缝机构和第二狭缝机构之间设置有30mm间隔，每个第一狭缝机构和第二狭缝机构均由相同个数的光纤组成。

可选地，每个第一狭缝机构和第二狭缝机构包括排列间隔120μm的500 根光纤，每个第一狭缝机构和第二狭缝机构的长度为60mm；第一狭缝机构、间隔和第二狭缝机构在同一条直线上。

可选地，所述的窄带滤光片模块为窄带滤光片。

可选地，所述的准直模块包括沿光路传输方向依次设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜；所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜、第六透镜的材料依次采用H-ZK6、 H-K9L、H-K3、H-F51、FCD100、LAF3。

可选地，所述的色散模块为刻划反射式光栅。

可选地，所述的成像模块包括沿光路衍射方向依次设置的第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜；所述第七透镜、第八透镜、第九透镜、第十透镜、第十一透镜和第十二透镜的材料依次采用 H-LAK11、H-LAK11、ZF52、Fused silica、ZF52、ZF52。