[发明专利]光栅成像光谱仪

摘要

光栅成像光谱仪包括：前置接收光学单元；分光成像单元：入射狭缝、平面反射镜、准直-聚焦系统、光栅；和光谱信号处理单元：面阵光电探测器、信号处理系统。入射狭缝位于前置接收光学单元的出射光线的焦点处；前置接收光学单元的出射光线穿过入射狭缝后可到达平面反射镜的反射面上；准直-聚焦系统位于平面反射镜的反射光线上且与光栅同轴；光栅在平面反射镜的反射光线经过准直-聚焦系统准直后的出射光线上；面阵光电探测器位于光栅的衍射光线经过准直-聚焦系统聚焦后的出射光线的焦点处；面阵光电探测器的输出端连接信号处理系统的输入端。本发明提出的光栅成像光谱仪具有结构简单、稳定性高、光谱分辨率高、体积小、价格低且平面成像等优点。

主权项

一种光栅成像光谱仪，其特征在于：包括：前置接收光学单元(1)、分光成像单元和光谱信号处理单元；其中，分光成像单元包括入射狭缝(2)、平面反射镜(3)、准直‑聚焦系统(4)、光栅(5)；光谱信号处理单元包括面阵光电探测器(6)、信号处理系统(7)；所述前置接收光学单元(1)的功能是收集目标物的信号光；所述入射狭缝(2)的功能是准确定位所需要探测的信号光，防止其它光的干扰；所述平面反射镜(3)的功能是改变光路；所述准直‑聚焦系统(4)的功能是对目标物的信号光起到准直作用，对光栅(5)的衍射光起到聚焦作用；所述光栅(5)的功能是对准平行光进行分光；所述面阵光电探测器(6)的功能是对目标物进行光谱成像，并将光信号变为电信号；所述信号处理系统(7)的功能包括：①从面阵光电探测器(6)读取电信号；②将模拟信号转换为数字信号；③对数字信号进行处理，得到目标物的光谱的特征信息和空间位置信息；所述光谱的特征信息包括但不限于：光谱的波长以及强度；所述空间位置信息包括成像区域大小及目标物的空间相对位置；上述各组成部分的连接关系为：入射狭缝(2)的一侧是前置接收光学单元(1)，另一侧是平面反射镜(3)；入射狭缝(2)位于前置接收光学单元(1)的出射光线的焦点处并且与前置接收光学单元(1)的主平面平行，同时入射狭缝(2)在准直‑聚焦系统(4)的焦平面以及准直‑聚焦系统(4)之间；平面反射镜(3)与前置接收光学单元(1)的主平面不平行且前置接收光学单元(1)的出射光线穿过入射狭缝(2)后可到达平面反射镜(3)的反射面上，同时平面反射镜(3)不在准直‑聚焦系统(4)的轴线上；准直‑聚焦系统(4)位于平面反射镜(3)的反射光线上；光栅(5)位于平面反射镜(3)的反射光线经过准直‑聚焦系统(4)准直后的出射光线上；准直‑聚焦系统(4)与光栅(5)同轴；面阵光电探测器(6)位于光栅(5)的出射光线经过准直‑聚焦系统(4)聚焦后的出射光线的焦点处；面阵光电探测器(6)的输出端连接信号处理系统(7)的输入端。