一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法技术

本发明专利技术公开了一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法，涉及光谱仪器技术领域，包括：将第一入射狭缝作为中阶梯光纤光谱仪的光学系统的坐标原点；通过光纤调节装置调整光纤(2)的安装位置，以使光纤(2)与第一入射狭缝的中心对准；调整中阶梯光栅(6)的安装位置，以使中阶梯光栅(6)的光栅面与光学系统的水平面垂直；通过成像镜调节装置调整聚焦镜(7)的安装位置，消除聚焦镜(7)的滚转误差与俯仰误差等。本发明专利技术的中阶梯光纤光谱仪的装调方法，提供了对光学系统精确的装调方法，具有所需专业辅助设备少、操作简便、易于应用等特点，可实时性强，装配精度高，并且利于实现中阶梯光纤光谱仪的高分辨率、宽谱段范围、全谱瞬态直读光谱分析。

【技术实现步骤摘要】
一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法
本专利技术涉及光谱仪器
，尤其涉及一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法。
技术介绍
光谱仪器是光谱分析的基本测试设备，广泛应用于科研、天文、环保、冶金等探测分析领域。中阶梯光纤光谱仪是一种高分辨率、高灵敏度、宽波段的全谱直读型智能光谱仪。中阶梯光纤光谱仪以中阶梯光栅作为主色散元件，配合低色散棱镜作为横向色散元件，在二维方向上将不同波长、不同级次的单色光区分开来。中阶梯光纤光谱仪可以实现光谱仪的宽波段(波段范围为200nm-800nm)与高分辨率(光谱分辨率可达0.01nm)设计，同时保证0.005nm的波长标定精度。光学仪器在使用的过程中需要保证使用的科学性和光学元件的装调精度，只有如此才能提高光学仪器的使用效果。精确装调使结构参数与设计参数的尽可能接近，是实现中阶梯光纤光谱仪全波段高分辨率性能的主要保障手段。中阶梯光纤光谱仪的光学系统包括光源、分光系统以及接收系统等。主要光学元件有入射狭缝、准直镜、中阶梯光栅、低色散棱镜、非球面像差校正聚焦镜和面阵电荷耦合元件(Charge-coupledDevice，简称为CCD)。且该结构简单紧凑，无移动。光学设计中采用的非球面光学元件(主要是准直镜、聚焦镜)的安装误差(包括位置误差、角度误差、俯仰误差以及滚转误差)对系统的成像质量有较大影响。由于中阶梯光纤光谱仪的光学系统主光线不处在一个固定的平面内，寻找光学元件安装的测量的基准就有许多困难。并且，非球面光学元件的曲率半径不大，表面面型弯曲较大，平面光学元件的尺寸较小，限制了作为安放基准的精度，且这些光学元件的边缘多数并非沿着水平或垂直方向放置，不宜选择其表面或直边作为仪器测量准直的参考。目前，中阶梯光纤光谱仪的精确装调方法主要依靠装调人员的经验以及专业的装调设备，装调过程存在周期长、反复性等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的一个技术问题是提供一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法，所述中阶梯光纤光谱仪包括：光纤、第一入射狭缝装置、光路折叠装置、准直镜、棱镜、中阶梯光栅、聚焦镜和面阵探测装置；其中，所述第一入射狭缝装置上设置有第一入射狭缝；在狭缝支架座上安装所述第一入射狭缝装置，将所述第一入射狭缝作为所述中阶梯光纤光谱仪的光学系统的坐标原点；通过准直镜调节装置调节所述准直镜的安装角度，以使通过所述第一入射狭缝的入射光经所述准直镜后以平行光出射；通过光纤调节装置调整所述光纤的安装位置，以使所述光纤与所述第一入射狭缝的中心对准；通过棱镜调节装置调整棱镜的安装位置，以使出射光线、入射光线在同一水平面上；调整所述中阶梯光栅的安装位置，以使所述中阶梯光栅的光栅面与所述光学系统的水平面垂直；通过成像镜调节装置调整所述聚焦镜的安装位置，消除所述聚焦镜的滚转误差与俯仰误差；将所述面阵探测装置安装在预设的像面位置，对所述面阵探测装置的安装位置进行调整；进行所述中阶梯光纤光谱仪使用的波长的标定，完成中阶梯光纤光谱仪的装调。可选地，所述在狭缝支架座上安装所述第一入射狭缝装置之后还包括：采用第一激光器作为所述中阶梯光纤光谱仪的光源，使用经纬仪调整所述第一激光器的安装位置和角度，使得所述第一激光器出射的光束经过第一聚光镜能够无俯仰、无倾斜地入射至所述第一入射狭缝。可选地，所述准直镜调节装置包括：第一半反半透板、第一显微镜和第一平面反射镜；所述通过准直镜调节装置调节所述准直镜的安装角度包括：在所述第一聚光镜与所述第一入射狭缝之间放置所述第一半反半透板，在所述第一半反半透板的反射光路上并与所述第一入射狭缝对称的位置放置所述第一显微镜，在所述棱镜的位置处放置所述第一平面反射镜，使所述第一平面反射镜与所述准直镜的出臂垂直；调整所述准直镜的偏转角度以及俯仰角度，当在所述第一显微镜的视场中能够看到反射光从所述第一入射狭缝射出时，则固定所述准直镜。可选地，所述光纤调节装置包括：第二平面反射镜和第二显微镜；所述通过光纤调节装置调整所述光纤的安装位置、以使所述光纤与所述第一入射狭缝的中心对准包括：移除所述第一聚光镜、所述第一半反半透板、所述第一显微镜和所述第一平面反射镜，在所述第一入射狭缝与所述光路折叠装置中间放置所述第二平面反射镜，在所述第二平面反射镜的反射光路上并与所述第一入射狭缝对称的位置放置所述第二显微镜；所述第一激光器与所述光纤连接，调整所述光纤的安装位置，当在所述第二显微镜的视场中能够看到光源从所述第一入射狭缝射出时，则固定所述光纤。可选地，所述棱镜调节装置包括：水平仪和高度尺；所述通过棱镜调节装置调整棱镜的安装位置、以使出射光线、入射光线在同一水平面上包括：利用所述水平仪调节所述棱镜的入射角和俯仰角，消除所述棱镜的滚转误差；利用所述高度尺检测由所述准直镜反射并入射到所述棱镜的入射光线高度，以及经所述棱镜折射后的出射光线高度；调整所述棱镜，使所述出射光线和所述入射光线在同一水平面上。可选地，所述调整所述中阶梯光栅的安装位置、以使所述中阶梯光栅的光栅面与所述光学系统的水平面垂直包括：调节所述中阶梯光栅的俯仰角度，使所述中阶梯光栅的光栅面与所述坐标原点所在的水平面垂直；沿着所述中阶梯光栅的光栅衍射角方向调节所述中阶梯光栅的转角，在所述中阶梯光栅的色散方向能够观测到多个衍射级次的光斑，当确定最亮的所述光斑入射至所述棱镜中时，固定所述中阶梯光栅。可选地，所述成像镜调节装置包括：第二入射狭缝装置、第二激光器、第二聚光镜、第二半反半透板、第三显微镜和第三平面反射镜；第二入射狭缝装置上设置有第二入射狭缝；所述通过成像镜调节装置调整所述聚焦镜的安装位置、消除所述聚焦镜的滚转误差与俯仰误差包括：所述第二出射狭缝位于像面中心并位于所述第二聚光镜与所述聚焦镜之间，其中，所述像面中心位于所述聚焦镜的焦平面上；在所述第二聚光镜与所述第二入射狭缝之间放置所述第二半反半透板，在所述第二半反半透板的反射光路上并与所述第二入射狭缝对称的位置放置所述第三显微镜；在所述棱镜的位置处放置所述第三平面反射镜，使所述第三平面反射镜与所述聚焦镜的出臂垂直；所述第二激光器出射的光束经过所述第二聚光镜后入射至所述第二入射狭缝，调整所述聚焦镜的偏转角度以及俯仰角度，当在所述第三显微镜的视场中能够看到反射光从所述第二入射狭缝射出时，则固定所述聚焦镜。可选地，所述对所述面阵探测装置的安装位置进行调整包括：将所述面阵探测装置放置在所述像面位置，进行所述面阵探测装置像面位置的调整与像面滚转误差的调整；所述面阵探测装置包括：面阵CCD相机。可选地，所述进行所述中阶梯光纤光谱仪使用的波长的标定包括：将汞氩灯光源作为标定光源并连接所述光纤，在像面呈现各波长的二维光谱分布图像；获取数据库中存储的波长谱线与像面位置的对应关系数据，将所述对应关系数据作为所述中阶梯光纤光谱仪标定的谱图模型，基于所述谱图模型确定所述中阶梯光纤光谱仪的工作状态。本专利技术中阶梯光纤光谱仪的装调方法，对光纤、第一入射狭缝装置、准直镜、棱镜、中阶梯光栅、聚焦镜和面阵探测装置等进行安装、调节，提供了对光学系统精确的装调方法，具有所需专业辅助设备少、操作简便、易于应用等特点，可实时性强，装配精度高，并且利于实现中阶梯光纤光谱仪的高分辨率、宽谱段范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法，其特征在于，中阶梯光纤光谱仪包括：光纤(2)、第一入射狭缝装置(1)、光路折叠装置(3)、准直镜(4)、棱镜(5)、中阶梯光栅(6)、聚焦镜(7)和面阵探测装置(8)；其中，所述第一入射狭缝(1)装置上设置有第一入射狭缝；在狭缝支架座上安装所述第一入射狭缝装置(1)，将所述第一入射狭缝作为所述中阶梯光纤光谱仪的光学系统的坐标原点；通过准直镜调节装置调节所述准直镜(4)的安装角度，以使通过所述第一入射狭缝的入射光经所述准直镜(4)后以平行光出射；通过光纤调节装置调整所述光纤(2)的安装位置，以使所述光纤(2)与所述第一入射狭缝的中心对准；通过棱镜调节装置调整棱镜(5)的安装位置，以使出射光线、入射光线在同一水平面上；调整所述中阶梯光栅(6)的安装位置，以使所述中阶梯光栅(6)的光栅面与所述光学系统的水平面垂直；通过成像镜调节装置调整所述聚焦镜(7)的安装位置，消除所述聚焦镜(7)的滚转误差与俯仰误差；将所述面阵探测装置(8)安装在预设的像面位置，对所述面阵探测装置(8)的安装位置进行调整；进行所述中阶梯光纤光谱仪使用的波长的标定，完成中阶梯光纤光谱仪的装调。...

【技术特征摘要】
1.一种中阶梯光纤光谱仪的装调方法，其特征在于，中阶梯光纤光谱仪包括：光纤(2)、第一入射狭缝装置(1)、光路折叠装置(3)、准直镜(4)、棱镜(5)、中阶梯光栅(6)、聚焦镜(7)和面阵探测装置(8)；其中，所述第一入射狭缝(1)装置上设置有第一入射狭缝；在狭缝支架座上安装所述第一入射狭缝装置(1)，将所述第一入射狭缝作为所述中阶梯光纤光谱仪的光学系统的坐标原点；通过准直镜调节装置调节所述准直镜(4)的安装角度，以使通过所述第一入射狭缝的入射光经所述准直镜(4)后以平行光出射；通过光纤调节装置调整所述光纤(2)的安装位置，以使所述光纤(2)与所述第一入射狭缝的中心对准；通过棱镜调节装置调整棱镜(5)的安装位置，以使出射光线、入射光线在同一水平面上；调整所述中阶梯光栅(6)的安装位置，以使所述中阶梯光栅(6)的光栅面与所述光学系统的水平面垂直；通过成像镜调节装置调整所述聚焦镜(7)的安装位置，消除所述聚焦镜(7)的滚转误差与俯仰误差；将所述面阵探测装置(8)安装在预设的像面位置，对所述面阵探测装置(8)的安装位置进行调整；进行所述中阶梯光纤光谱仪使用的波长的标定，完成中阶梯光纤光谱仪的装调。2.如权利要求1所述的装调方法，其特征在于，所述在狭缝支架座上安装所述第一入射狭缝装置(1)之后还包括：采用第一激光器(10)作为所述中阶梯光纤光谱仪的光源，使用经纬仪调整所述第一激光器(10)的安装位置和角度，使得所述第一激光器(10)出射的光束经过第一聚光镜(9)能够无俯仰、无倾斜地入射至所述第一入射狭缝。3.如权利要求2所述的装调方法，其特征在于，所述准直镜调节装置包括：第一半反半透板(11)、第一显微镜(12)和第一平面反射镜(13)；所述通过准直镜调节装置调节所述准直镜的安装角度包括：在所述第一聚光镜(9)与所述第一入射狭缝之间放置所述第一半反半透板(11)，在所述第一半反半透板(11)的反射光路上并与所述第一入射狭缝对称的位置放置所述第一显微镜(12)，在所述棱镜(5)的位置处放置所述第一平面反射镜(13)，使所述第一平面反射镜(13)与所述准直镜(4)的出臂垂直；调整所述准直镜(4)的偏转角度以及俯仰角度，当在所述第一显微镜(12)的视场中能够看到反射光从所述第一入射狭缝射出时，则固定所述准直镜(4)。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述光纤调节装置包括：第二平面反射镜(21)和第二显微镜(22)；所述通过光纤调节装置调整所述光纤的安装位置、以使所述光纤与所述第一入射狭缝的中心对准包括：移除所述第一聚光镜(9)、所述第一半反半透板(11)、所述第一显微镜(12)和所述第一平面反射镜(13)，在所述第一入射狭缝与所述光路折叠装置(3)中间放置所述第二平面反射镜(21)，在所述第二平面反射镜(21)的反射光路上并与所述第一入射狭缝对称的位置放置所述第二显微镜(22)；所述第一激光器(10)与所述光纤(2)连接，调整所述光纤(2)的安装位置，当在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙浩，武建芬，宋瑶，
申请(专利权)人：北京金泰祁氏光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11