CN102954940A - 一种多通道高响应滤光片分光谱仪 - Google Patents

一种多通道高响应滤光片分光谱仪 Download PDF

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臧庆
陈慧
赵君煜
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Abstract

本发明公开了一种多通道高响应滤光片分光谱仪，包括有密闭壳体，壳体一侧侧壁从下至上依次设有一个光出射装置、多个光接收装置，壳体另一侧侧壁从下至上依次设有多个光接收装置，每个通道设计相应滤光片和中继透镜。本发明能够实现光信号中多谱线高频同时采样的功能，具有信噪比高、采样频率高、采样范围宽的优点。

Description

一种多通道高响应滤光片分光谱仪
技术领域
    本发明涉及分光谱仪领域，具体为一种多通道高响应滤光片分光谱仪。
背景技术
光谱分析是物理、化学、生物医学等领域普遍使用的元素分析手段。各种结构的物质都具有自己的特征光谱，光谱分析法是利用特征光谱研究物质的结构或测定其化学成分。一般情况下研究对象含有多种特征谱线，很多科学实验需要通过研究其快速变化的过程，了解物理或化学过程的内在机制。比如等离子体中的杂质辐射、中子辐射、X射线等。因此，进行兆赫兹以上的特征谱线强度分析，在科学研究中具有重要意义。
目前，多波段兆赫兹以上的特征谱线强度分析主要靠二维多色仪、filterscope手段。
二维多色仪主要有光栅多色仪和光纤光谱仪等。其优点在于有较高的空间分辨率(0.01nm),缺点在于可使用波长范围短（一般只有几十-几百nm）、时间响应率低（响应速度<10kHz）、价格昂贵等。Filterscope主要通过光纤束收集入射光，在filterscope入口处将光束分开配置到不同通道，每个通道使用特征谱线通过的滤光片。优点是波长可选择范围宽，谱信号响应速度高；缺点是光纤被分割后单个通道获得信号小，同时限制其进一步提高采样速度。
综上所述，目前对于多特征谱线的同时快速分析，在空间测量范围和测量频率上难以兼顾。寻找一种高信噪比、高采样频率、宽范围的多谱同时测量仪器，对于物理、化学、生物领域中快过程的研究具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种多通道高响应滤光片分光谱仪，以实现光信号中多谱线的高频同时采样。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种多通道高响应滤光片分光谱仪，包括有密闭壳体，其特征在于：壳体一侧侧壁从下至上依次设有一个光出射装置、多个光接收装置，壳体另一侧侧壁从下至上依次设有多个光接收装置，所述光出射装置由耦合入射光的光纤、依次置于光纤出光口的聚焦透镜、第一级中继透镜构成，光出射装置中光纤出光口位于聚焦透镜焦点上，由聚焦透镜将光纤出射光变成平行光出射至第一级中继透镜；所述光接收装置由光电探测器、依次置于光电探测器入光口的带通滤光片、中继透镜，置于带通滤光片与光电探测器之间将入射光会聚至光电探测器的聚焦透镜构成，光接收装置中带通滤光片除带通区域外其他区域采用高反射膜，带通滤光片的带通区域置于光电探测器响应区间内。
所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：一个光接收装置构成一级通道，通道波段由光接收装置中带通滤光片的带通区决定，通道波长由光接收装置中光电探测器响应区间决定。
所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：不同通道带通区间不同。
所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：各个光接收装置中的光电探测器可为不同类型的光电探测器。
所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：带通滤光片一面表面镀高反射膜，最大程度反射带通区域以外信号；另一面镀增透膜，对带通区域信号增加透射性。
所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：每个光接收装置中，带通滤波片紧贴中继透镜，滤光片镀增透膜面朝向中继透镜设置。
所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：与光纤耦合的入射通道首先使用聚焦透镜将光纤光变为平行光。
所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：后续中继透镜保证信号在整个来回反射过程以近似平行光传输。
本发明中，光信号中不同波段依次从不同的通道分出，能够实现光信号中多谱线高频同时采样的功能，具有信噪比高、采样频率高、采样范围宽的优点。
附图说明
图1为本发明结构原理图。
具体实施方式
如图1所示。一种多通道高响应滤光片分光谱仪，包括有密闭壳体，壳体一侧侧壁从下至上依次设有一个光出射装置、多个光接收装置，壳体另一侧侧壁从下至上依次设有多个光接收装置，光出射装置由耦合入射光的光纤、依次置于光纤出光口的聚焦透镜、第一级中继透镜构成，光出射装置中光纤出光口位于聚焦透镜焦点上，由聚焦透镜将光纤出射光变成平行光出射至第一级中继透镜；光接收装置由光电探测器、依次置于光电探测器入光口的带通滤光片、中继透镜，置于带通滤光片与光电探测器之间将入射光会聚至光电探测器的聚焦透镜构成，光接收装置中带通滤光片除带通区域外其他区域采用高反射膜，带通滤光片的带通区域置于光电探测器响应区间内。
一个光接收装置构成一级通道，通道波段由光接收装置中带通滤光片的带通区决定，通道波长由光接收装置中光电探测器响应区间决定。
各个光接收装置中的光电探测器可为不相同类型的光电探测器。
带通滤光片一面镀高反膜，一面镀增透膜。
每个光接收装置中，带通滤波片紧贴中继透镜，增透膜面朝向中继透镜设置。
与光纤耦合的入射通道首先使用聚焦透镜将光纤光变为平行光。
后续中继透镜保证信号在整个来回反射过程以近似平行光传输
本发明中，光出射装置的出射光被壳体两侧侧壁上光接收装置从上至下依次交叉接收并反射，即：光出射装置中光纤出射光依次经过聚焦透镜、中继透镜后出射至对侧侧壁最下方的光接收装置，对侧侧壁最下方的光接收装置中带通滤光片将光接收装置内滤光片透过的入射光部分透射，其它部分反射，透射光经过光接收装置内聚焦透镜后入射至光电探测器，反射光被反射至光出射装置上方相邻的光接收装置中，依此形式，光出射装置的出射光被壳体两侧侧壁上光接收装置从上至下依次交叉接收并反射。

Claims (8)

1.一种多通道高响应滤光片分光谱仪，包括有密闭壳体，其特征在于：壳体一侧侧壁从下至上依次设有一个光出射装置、多个光接收装置，壳体另一侧侧壁从下至上依次设有多个光接收装置，所述光出射装置由耦合入射光的光纤、依次置于光纤出光口的聚焦透镜、第一级中继透镜构成，光出射装置中光纤出光口位于聚焦透镜焦点上，由聚焦透镜将光纤出射光变成平行光出射至第一级中继透镜；所述光接收装置由光电探测器、依次置于光电探测器入光口的带通滤光片、中继透镜，置于带通滤光片与光电探测器之间将入射光会聚至光电探测器的聚焦透镜构成，光接收装置中带通滤光片除带通区域外其他区域采用高反射膜，带通滤光片的带通区域置于光电探测器响应区间内。
2.根据权利要求1所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：一个光接收装置构成一级通道，通道波段由光接收装置中带通滤光片的带通区决定，通道波长与光接收装置中光电探测器响应区间一致。
3.根据权利要求1所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：不同通道带通区间不同。
4.根据权利要求1所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：各个光接收装置中的光电探测器可为不相同类型的光电探测器。
5.根据权利要求1所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：带通滤光片一面表面镀高反射膜，最大程度反射带通区域以外信号；另一面镀增透膜，对带通区域信号增加透射性。
6.根据权利要求1所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：每个光接收装置中，带通滤波片紧贴中继透镜，滤光片镀增透膜面朝向中继透镜设置。
7.根据权利要求1所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：与光纤耦合的入射通道首先使用聚焦透镜将光纤光变为平行光。
8.根据权利要求1所述的一种多通道高响应滤光片分光谱仪，其特征在于：后续中继透镜保证信号在整个来回反射过程以近似平行光传输。
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PB01 Publication
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