CN101539668A - 分光棱镜 - Google Patents
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Abstract
一种分光棱镜，包括第一部分(1)和第二部分(2)，所述第一部分(1)与第二部分(2)的胶合面(3)镀有分束膜(4)，该分束膜(4)设置于第一部分(1)或第二部分(2)，入射光从第一部分(1)的入射面(11)射入，入射光与胶合面(3)的夹角小于(30)度；所述入射面(11)的内侧为第一全反射面，所述第二部分(2)沿入射光射入方向的内侧为第二全反射面；所述经第一全反射面和第二全反射面分别反射的光束沿第一部分(1)的第一出射面(12)和第二部分(2)的第二出射面(22)射出。其解决了背景技术中分光效率较低以及分光偏振影响较大的技术问题。具有分束膜设计容易，适应光的波段范围宽等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种分光棱镜，具体涉及一种应用于天文相机中的二色分光棱镜。
背景技术
在天文相机中用了两个通道，分别探测来自深空天文目标的两个波段的图像。因此在相机的校正透镜和像面之间设置了二色分光棱镜，将来自天文目标的可见光到近红外波段400nm～900nm的光束分成400nm～650nm和650nm～900nm两个波段。
目前，较为常见的二色分光棱镜是一种立方棱镜，它是由两个45度的直角棱镜胶合而成并在45度斜面上设有分束膜，实现将可见光和近红外波段分开的目的。这种立方棱镜虽然只需要经过一次反射和一次透射将入射光分开成90°，光线在棱镜中的路径短，体积较小、重量轻，而且整体形状规则在设计、加工上都比较容易，但是分束膜设计难度很大、分光效率较低，一般达到50％都很困难，对所光束的偏振特性非常敏感。分光效率较低，分光偏振影响较大也就失去了分光棱镜的实际意义，造成相机成像效果差。
发明内容
本发明提出一种分光棱镜，其解决了背景技术中分光效率较低以及分光偏振影响较大的技术问题。
本发明的技术解决方案是：
一种分光棱镜，包括第一部分1和第二部分2，所述第一部分1与第二部分2胶合在一起，所述第一部分1与第二部分2的胶合面3镀有分束膜4，该分束膜4设置于第一部分1或第二部分2，入射光从第一部分1的入射面11射入，
其特殊之处在于：
所述第一部分1与第二部分2的胶合面3为半透半反的分束面，入射光与胶合面3的夹角小于30度；
所述入射面11的内侧为第一全反射面，所述第二部分2沿入射光射入方向的内侧为第二全反射面；
所述经第一全反射面和第二全反射面分别反射的光束分别垂直第一部分1的第一出射面12和第二部分2的第二出射面22射出。
上述经第一全反射面和第二全反射面分别反射的光束第一部分1的第一出射面12和第二部分2的第二射面22垂直射出，垂直射出时光通量是最大，可最大限度降低光能损失。
上述入射光与胶合面4的夹角为22.5度。
上述第一部分1为半五角棱镜；所述第二部分2为等腰棱镜，入射光与胶合面4的夹角为22.5度时第二部分2正好为等腰棱镜。
上述第一部分1与第二部分2胶合后的整体的外表面是平整的，这样本分光棱镜固定起来十分方便。
上述第一部分1与第二部分2的材料为K9玻璃。考虑玻璃的空间环境适应性、加工属性等因素选取K9玻璃(中国玻璃)为分光棱镜的光学材料，当然并不局限于这种材料。
当光线入射角在45°附近时，膜层对偏振态非常敏感，很难得到高效率的分光膜系，因此在本设计中采用了五角棱镜分光方案，在第一块棱镜的胶合面上镀分束膜。由于镜头本身的F#数较大(F#/10)、系统的视场角很小(±0.25°)因在分束面上的入射角均小于45°，而在全反射面上的入射角均大于临界角，并且分束膜系的效率很高(大于90％)。
本发明的优点在于：
1.分束膜设计容易。
2.分光效率高(可达95％以上)，分光偏振均匀。
3.可分出同波段的两光束，分光比可接近1∶1符合干涉光谱仪等更广泛光学领域的应用。
4.适应波段范围宽。
附图说明
图1为本发明结构原理图；
图2为背景技术立方棱镜结构原理图。
附图标号说明：
1-第一部分；2-第二部分；3-胶合面；4-分束膜；11-入射面；12-第一出射面；22-第二出射面。
具体实施方式
参见图1，一种分光棱镜，包括第一部分1和第二部分2，第一部分1与第二部分2胶合在一起，第一部分1与第二部分2的胶合面3镀有分束膜4，入射光从第一部分1的入射面11射入，第一部分1与第二部分2之间的胶合面3为半透半反的分束面，入射光与分束面的夹角小于30度；入射面11的内侧为第一全反射面，所述第二部分2沿入射光射入方向的内侧为第二全反射面；经第一全反射面和第二全反射面分别反射的光束沿第一部分1的第一出射面12和第二部分2的第二出射面22射出，经第一全反射面和第二全反射面分别反射的光束从第一部分1的第一出射面12和第二部分2的第二出射面22垂直射出，所述第一部分1为半五角棱镜；所述第二部分2为等腰棱镜，入射光与分束面4的夹角为22.5度时第二部分2正好为等腰棱镜，第一部分1与第二部分2胶合后的整体的外表面是平整的，这样本分光棱镜固定起来十分方便，第一部分1与第二部分2的材料为K9玻璃，但不限于K9。
光束经第一部分1的入射面11射入，并到达第一部分1与第二部分2的胶合面3，此时光束由胶合面3上胶合的分束膜4分为两束光，一束反射到达第一部分1入射面11内侧的第一全反射面再出射，并由第一部分1的出射面12垂直射出，另一束透射进入第二部分2经全反射面反射后，由第二部分2的出射面22垂直射出。由于该两束光同源于一束光，因此这两束光是等光程的。
Claims (6)
1.一种分光棱镜，包括第一部分(1)和第二部分(2)，所述第一部分(1)与第二部分(2)胶合在一起，所述第一部分(1)与第二部分(2)的胶合面(3)镀有分束膜(4)，该分束膜(4)设置于第一部分(1)或第二部分(2)，入射光从第一部分(1)的入射面(11)射入，
其特征在于：
所述第一部分(1)与第二部分(2)的胶合面(3)为半透半反的分束面，入射光与胶合面(3)的夹角小于(30)度；
所述入射面(11)的内侧为第一全反射面，所述第二部分(2)沿入射光射入方向的内侧为第二全反射面；
所述经第一全反射面和第二全反射面分别反射的光束沿第一部分(1)的第一出射面(12)和第二部分(2)的第二出射面(22)射出。
2.根据权利要求1所述的分光棱镜，其特征在于：所述经第一全反射面和第二全反射面分别反射的光束从第一部分(1)的第一出射面(12)和第二部分(2)的第二出射面(22)垂直射出。
3.根据权利要求1所述的分光棱镜，其特征在于：所述入射光与胶合面(4)的夹角为22.5度。
4.根据权利要求1～3任一所述的分光棱镜，其特征在于：所述第一部分(1)为半五角棱镜；所述第二部分(2)为等腰棱镜。
5.根据权利要求4所述的分光棱镜，其特征在于：所述第一部分(1)与第二部分(2)胶合后的整体的外表面是平整的。
6.根据权利要求5所述的分光棱镜，其特征在于：所述第一部分(1)与第二部分(2)的材料为K9玻璃。
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