CN104360486B - 一种紫外—可见分束器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种紫外—可见分束器，包括透紫外和反可见的棱镜组、紫外波段接收系统和可见光观测瞄准系统。所述棱镜组由两块光轴方向相同、结构尺寸相似的直角三角形棱镜1和棱镜2胶合组成，将两块棱镜沿斜面以旋转对称的方式耦合，组成一个正方体；其中，棱镜1斜面上的胶合面镀A1膜即增透膜，透射紫外光束至紫外波段接收系统，棱镜1斜面除胶合面的其余部分表面也是镀A1膜；棱镜2斜面除胶合面外的其余部分镀A2膜即高反膜，反射可见光束至可见光观测瞄准系统。所述分束器实现了对目标和背景紫外进行波段光谱辐射亮度和光谱辐射照度测试的同时对目标和背景进行可见光波段的实时观测。

Description

一种紫外—可见分束器
技术领域
本发明涉及一种分光系统，具体涉及一种使用紫外—可见分束器的分光系统。
背景技术
在“嫦娥”探月工程中，一期工程随着“嫦娥”一号的撞月而圆满结束，完成了探月三期工程“绕、落、回”过程中的第一阶段。在第一阶段中，紫外敏感器是卫星的姿态测定和控制系统中的核心部件。紫外敏感器研制过程中，需要应用到一系列的紫外调试、测试和辐射定标设备，主要包括紫外光源、紫外模拟器等，这些紫外调试设备在使用前需要进行校准，这样才能保证紫外光电设备获取数据的准确性和运行的可靠性。其中最重要的测试设备为紫外月球模拟器，主要测试的是紫外敏感器的成像质量、动态范围、曝光时间的选定以及定姿算法的正确性和可靠性等。使用的紫外月球模拟器体积庞大，在计量标准装置上无法校准，其关键的光谱辐射亮度和辐射照度值一直无法进行测量，给使用带来了很大的隐患，急需紫外天体模拟器辐射参数现场校准装置来对其关键参数进行计量。
现有技术中多波段成像系统一般采用以下两种技术方案：
一、采用多个光学孔径分别组成光学系统，该方案体积较大，结构复杂；
二、采用共光学孔径，入射光束经同一个棱镜组分光后进入各波段的接收系统；
而且，现有技术中没有紫外、可见半反半透镜，其镀膜难度非常大。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种使用紫外—可见分束器的分光系统。
本发明的技术解决方案：
所述棱镜组由两块光轴方向相同、结构尺寸相似的直角三角形棱镜1和棱镜2胶合组成，将两块棱镜沿斜面以旋转对称的方式耦合，组成一个正方体；其中，棱镜1斜面上以斜面中心为圆心，半径为Φ2mm～Φ10mm的表面是与棱镜2的胶合面，镀A1膜即增透膜，透过光谱范围覆盖200nm～400nm，光谱透光率75％～98％，透射紫外光束至紫外波段接收系统，棱镜1斜面除胶合面的其余部分表面也是镀A1膜；棱镜2斜面中心对应棱镜1胶合面的部分凹陷，表面是与棱镜1的胶合面，棱镜2斜面其余部分镀A2膜即高反膜，反射光谱范围覆盖400nm～800nm，反射率60％～95％，反射可见光束至可见光观测瞄准系统。
所述的紫外—可见分束器尺寸的范围为10mm×10mm×10mm～200mm×200mm×200mm。
所述棱镜1和棱镜2材料为融石英。
所述棱镜1和棱镜2之间形成的空气隙为0.5mm～20mm。
所述紫外—可见分束器最终可实现紫外光束最终通过率大于70％，可见光束最终通过率大于80％。
所述紫外波段接收系统包括紫外光学镜头和紫外探测器；所述A1膜仅透射紫外光束，经棱镜2入射至紫外波段接收系统的紫外光学镜头后,会聚在紫外探测器的成像靶面,形成紫外图像。
所述可见光观测瞄准系统包括可见光光学镜头和可见光探测器，A2膜反射的可见光束，经棱镜1入射至可见光观测瞄准系统的可见光光学镜头后,会聚在可见光探测器的成像靶面,形成可见光图像。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明所述的紫外、可见分光系统采用同一光学孔径，减小了系统体积；
(2)采用棱镜组分光，保证紫外，可见波段的光学系统具有较高的光通过率，可以分别由不同光学系统进行接收。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施例公开的一种一种紫外—可见分束器示意图；
图2是本发明具体实施例公开的一种紫外—可见分束器立体示意图，图中左侧为棱镜1，右侧为棱镜2。
图3是具体实施例公开的一种紫外—可见分束器光束入射和出射示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
下面参照附图对本发明的实施例进行说明。
工作波段为：紫外波段200-400nm；可见光波段400-800nm。
本实施方式所述棱镜1，2必须采用高透过率的基底材料，优先选用熔融石英材料制作。
A1膜对紫外光束具有高透过率，A2膜对可见光具有高反射率。
如图1所示：一种紫外—可见分束器，包括透紫外和反可见的棱镜组、紫外波段接收系统和可见光观测瞄准系统。紫外—可见分束器尺寸为40mm×40mm×40mm。所述棱镜组由两块光轴方向相同、结构尺寸相似的直角三角形棱镜1和棱镜2胶合组成，将两块棱镜沿斜面以旋转对称的方式耦合，组成一个正方体。其中，棱镜1斜面上以斜面中心为圆心，半径为Φ2mm～Φ10mm的表面是与棱镜2的胶合面，镀A1膜即增透膜，透过光谱范围覆盖200nm～400nm，光谱透光率75％～98％，入射光束进入棱镜1后，A1膜仅透射紫外光束，经棱镜2入射至紫外波段接收系统的紫外光学镜头后,会聚在紫外探测器的成像靶面,形成紫外图像，棱镜1斜面除胶合面的其余部分表面也是镀A1膜；棱镜2斜面中心对应棱镜1胶合面的部分凹陷，表面是与棱镜1的胶合面，棱镜2斜面其余部分镀A2膜即高反膜，反射光谱范围覆盖400nm～800nm，反射率60％～95％，入射光束进入棱镜1后，A2膜仅反射可见光束，经棱镜1入射至可见光观测瞄准系统的可见光光学镜头后,会聚在可见光探测器的成像靶面,形成可见光图像。
所述棱镜选用在紫外到近红外波段内具有高透过率的材料，同时，该材料化学性质稳定，不易受腐蚀，常见的光学玻璃材料中，熔融石英适合用于棱镜的材料。
所述胶合面在200nm-400nm波段光谱透光率75％～98％。
所述棱镜1和棱镜2之间形成的空气间隔为5mm。
本发明的实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (6)

1.一种紫外—可见分束器，包括透紫外和反可见的棱镜组、紫外波段接收系统和可见光观测瞄准系统，其特征是：
所述棱镜组由两块光轴方向相同、结构尺寸相似的直角三角形棱镜1和棱镜2胶合组成，将两块棱镜沿斜面以旋转对称的方式耦合，组成一个正方体；其中，棱镜1斜面上以斜面中心为圆心，半径为Φ2mm～Φ10mm的表面是与棱镜2的胶合面，镀A1膜即增透膜，透过光谱范围覆盖200nm～400nm，光谱透光率75％～98％，透射紫外光束至紫外波段接收系统，棱镜1斜面除胶合面的其余部分表面也是镀A1膜；棱镜2斜面中心对应棱镜1胶合面的部分凹陷，表面是与棱镜1的胶合面，棱镜2斜面其余部分镀A2膜即高反膜，反射光谱范围覆盖400nm～800nm，反射率60％～95％，反射可见光束至可见光观测瞄准系统。
2.根据权利要求1所述的紫外—可见分束器，其中，所述紫外波段接收系统包括紫外光学镜头和紫外探测器；所述A1膜仅透射紫外光束，经棱镜2入射至紫外波段接收系统的紫外光学镜头后,会聚在紫外探测器的成像靶面,形成紫外图像。
3.根据权利要求1所述的紫外—可见分束器，其中，所述可见光观测瞄准系统包括可见光光学镜头和可见光探测器，A2膜反射的可见光束，经棱镜1入射至可见光观测瞄准系统的可见光光学镜头后,会聚在可见光探测器的成像靶面,形成可见光图像。
4.根据权利要求1至3任意之一所述的紫外—可见分束器，其特征在于，所述棱镜组的尺寸范围为10mm×10mm×10mm～200mm×200mm×200mm。
5.根据权利要求1至3任意之一所述的紫外—可见分束器，其特征在于，所述棱镜1和棱镜2材料为熔融石英。
6.根据权利要求1至3任意之一所述的紫外—可见分束器，其特征在于，所述棱镜1和棱镜2的斜面之间设有空气间隔层，即棱镜1和棱镜2胶合面以外的部分留有空气间隔。
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