[实用新型]一种窄线宽连续波长扫描光源

说明书

本实用新型提出了一种窄线宽连续波长扫描光源，装置包括：入射针孔、第一离轴抛物面镜、光栅面、光栅旋转轴、第二离轴抛物面镜、出射针孔、连接杆、小球、滑块，进入入射针孔的宽光谱光源，经第一离轴抛物面镜反射后准直，确定了推动光栅的滑块相对于零点步数N与输出波长λ之间的最简形式。同时，通过使用一对离轴抛物面镜进行准直和聚焦，相较于传统的球面反射镜，输出光谱线宽提升一个数量级以上(从2‑3nm提升至0.1nm以下)，能够实现200‑1100nm范围内线宽优于0.1nm的连续扫描波长输出。该实用新型特别适用于高分辨率光谱仪的校准。

技术领域

本实用新型涉及光谱学，特别涉及一种窄线宽连续波长扫描光源。

背景技术

在光学仪器的设计、调试、生产过程中，窄线宽、输出波长连续可调的光源至关重要。现有的汞灯、氩灯等光源虽然在200-1100nm范围具有一系列窄线宽发射光谱，但其发射光谱相互独立，并不能够连续可调的输出指定波长；氘灯、钨灯发射光谱虽然连续，但并不满足单色窄线宽的要求。分光光度计基于氘灯、钨灯的分光，能够连续的输出200-1100nm之间任意波长，但输出线宽一般大于1nm，并不能满足窄线宽(0.1nm)的要求。

实用新型内容

本实用新型提出了一种窄线宽连续波长扫描光源，确定了滑块相对于零点步数N与输出波长λ之间的最简形式。同时，通过使用一对离轴抛物面镜进行准直和聚焦，相较于传统的球面反射镜，输出光谱线宽提升一个数量级以上(从2-3nm提升至0.1nm以下)，能够实现200-1100nm范围内线宽优于0.1nm的连续扫描波长输出。该实用新型特别适用于高分辨率光谱仪的校准。

本实用新型的技术方案为：一种窄线宽连续波长扫描光源，装置包括：入射针孔、第一离轴抛物面镜、光栅面、光栅旋转轴、第二离轴抛物面镜、出射针孔、连接杆、小球、滑块，进入入射针孔的宽光谱光源，经第一离轴抛物面镜反射后准直，准直光线与光栅面法线夹角为(α+θ)，经光栅面将波长λ衍射至与光栅面法线夹角为(α-θ)，经第二离轴抛物面镜反射聚焦于出射针孔，长度为R的连接杆连接光栅旋转轴与小球，滑块沿y轴移动的步长为δ，滑块相对于零点的步数为N，光栅常数为d，则λ与N之间有最简关系：|2*d*cos(α)*δ/R*N|＝λ。

y轴垂直于θ＝0对应的光栅面法线。

滑块零点对应θ＝0。

小球始终与滑块相切。

为达到简化结构的目的，小球替换为销。

为达到提升光通量的目的，入射针孔和出射针孔分别替换为狭缝。

为达到滤除杂散光的目的，在光栅面与第二离轴抛物面镜之间插入滤光片。

本实用新型的装置包括：入射针孔、第一离轴抛物面镜、光栅面、光栅旋转轴、滤光片、第二离轴抛物面镜、出射针孔。氘灯、钨灯等宽光谱光源聚焦于入射针孔，后经第一离轴抛物面镜反射后准直，再由光栅面在水平方向将不同波长衍射至不同角度，后特定波长的光经滤光片滤除其它波段后，由第二离轴抛物面镜聚焦至出射针孔。通过光栅面绕光栅旋转轴旋转不同角度，可在出射针孔处选择不同输出波长。其中，光栅面零点位置处，入射光栅的准直光线与光栅面法线夹角为α，光栅衍射后特定波长的光线与光栅面法线夹角为β。光栅面绕光栅旋转轴转动的零点选取α＝β。电机控制滑块使其沿y轴移动，y轴与光栅面法线的零点位置垂直。

光栅面绕光栅旋转轴转动的装置包括：光栅面、光栅旋转轴、连接杆、小球、滑块，连接杆与光栅面法线平行，连接杆连接光栅旋转轴与小球，小球始终与滑块相切。滑块沿y轴移动的步长为δ，相对于零点的步数为N，则滑块在y轴位置为N*δ。连接杆与光栅面零点位置夹角为θ，光栅旋转轴与小球球心水平距离为R，滑块推动小球使得其沿光栅旋转轴为圆心、半径为R的圆在水平面滑动时，θ随之变化。则出射针孔处输出波长λ与滑块相对于零点步数N之间有最简关系，为公式(4)。