CN108955880A - 高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法，在信号输入端与准直镜之间位于信号输入端的聚焦点位置设置靶标板，该靶标板设置XY坐标轴并标有刻度，靶标板仅留位于Y向坐标轴位置处一定X向宽度为通光通道，对于待标定的准直镜、第一光栅、第二光栅、聚焦镜、第一反射镜、第二反射镜，在待标定光学器件与其光路相邻的下一个光学器件之间设置标定用反射镜，使光路沿原光路反射，并通过靶标板对待标定光学器件进行标定和同轴度调节。本发明在提高双光栅光谱仪精度的同时，也可以将光谱仪中光栅的同轴度偏移零位变化量进行精确的测量。

Description

高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法
技术领域
本发明涉及光谱仪标定方法领域，具体是一种高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法。
背景技术
光谱检测系统是应用光学技术和光谱原理对信号进行处理的基本系统，在分光光学系统中的应用十分广泛。为了实现光栅的高抑制比，在光栅刻线加工技术有限的基础上，目前多采用双光栅系统来达到高抑制比的目的。对于分光光学系统中的双光栅光谱仪标定要求很高，特别是光轴同轴度的标定。
如图1所示，光谱仪主要由信号输入端1、准直镜2、第一光栅3、第二光栅4、聚焦镜5、第一反射镜6、第二反射镜7、聚焦面8所组成，信号输入端1引入的紫外光依次经过准直镜2、第一光栅3、第二光栅4、聚焦镜5、第一反射镜6、第二反射镜7后，由聚焦面8会聚输出，光谱仪中各个光学器件的同轴度精度的大小，直接影响聚焦面8处的光成像质量。
目前光谱仪的调试方法多适用于单光栅的光谱仪调试，对于单光栅的光谱仪调试，可以简单利用适当狭缝宽度来进行光谱仪的精度调节。而双光栅光谱仪由两个光栅组成，所以对于光谱仪系统来讲对同轴度要求特别高，否则严重影响光谱仪的测量精度。
发明内容 本发明的目的是提供一种高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法，以实现对紫外双光栅光谱仪中光学器件的同轴度标定和调节。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法，所述紫外双光栅光谱仪的光路包括输入光谱仪后向散射信号的信号输入端、准直镜、第一光栅、第二光栅、聚焦镜、第一反射镜、第二反射镜和聚焦面，信号输入端引入的紫外光依次经过准直镜、第一光栅、第二光栅、聚焦镜、第一反射镜、第二反射镜后，最终由聚焦面会聚输出，其特征在于：在信号输入端与准直镜之间位于信号输入端的聚焦点位置设置靶标板，该靶标板朝向准直镜的一面设置XY两个方向的坐标轴，每个坐标轴上分别标有刻度，靶标板朝向准直镜的一面除了位于Y向坐标轴位置处留有一定X向宽度的通光通道外，其余靶标板位置设置紫外荧光膜层；
准直镜、第一光栅、第二光栅、聚焦镜、第一反射镜、第二反射镜分别作为待标定的光学器件，通过如下方法对各个待标定光学器件依次标定：
首先在准直镜与第一光栅之间设置标定用反射镜，标定用反射镜的反射面朝向准直镜，信号输入端的出射光通过靶标板的通光通道位于XY坐标轴中心位置后，经过准直镜入射至标定用反射镜，经标定用反射镜反射后沿原光路返回至靶标板，若准直镜没有零位偏移，标定用反射镜反射回的光在靶标板上XY坐标轴中心位置成像，若准直镜有零位偏移，标定用反射镜反射回的光在靶标板上相对中心位置产生角度偏移A和位置偏移H，通过靶标板上的刻度可读取位置偏移H，并能够测量出角度偏移A，结合读取的位置偏移H和测量的角度偏移A，对准直镜进行调整，使位置偏移H和角度偏移A为零，完成准直镜的标定和同轴度调节；
然后取走准直镜与第一光栅之间标定用的反射镜，在第一光栅和第二光栅之间设置标定用反射镜，标定用反射镜的反射面朝向第一光栅，按上述方法通过靶标板完成第一光栅的标定和同轴度调节，并依次类推依次完成各个待标定光学器件的标定和同轴度调节。
所述的高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法，其特征在于：所述靶标板朝向朝向准直镜的一面镀紫外荧光膜层，使信号输入端输出的紫外光仅能通过通光通道，其余紫外光被紫外荧光膜层反射。
所述的高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法，其特征在于：所述标定用反射镜表面PV值为1/5，标定用反射镜的反射面镀有紫外高反射膜层。
所述的高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法，其特征在于：所述标定用反射镜设置在相邻待标定光学器件的中间位置。
本发明直接采用标定用反射镜在附有刻度的靶标板的成像与入射光束的位置关系来进行同轴度的标定和调节，由于光路可逆原理，如果两个光学器件不同轴，那么反射光在靶标板上与入射的光会产生同轴度偏移零位变化量。
本发明在提高双光栅光谱仪精度的同时，也可以将光谱仪中光栅的同轴度偏移零位变化量进行精确的测量。本发明调节方法不仅可以为以后的光谱仪提供一种高精度的调试方法，而且也可以应用到一些高精密的光学系统中。
附图说明
图1是现有技术紫外双光栅光谱仪结构图。
图2是本发明靶标板上刻度示意图。
图3是本发明方法示意图。
图4为靶标板上位置偏移H和角度偏移A示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图2、图3、图4所示，高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法，紫外双光栅光谱仪的光路包括信号输入端1、准直镜2、第一光栅3、第二光栅4、聚焦镜5、第一反射镜6、第二反射镜7和聚焦面8，信号输入端1引入的紫外光依次经过准直镜2、第一光栅3、第二光栅4、聚焦镜5、第一反射镜6、第二反射镜7后，最终由聚焦面8会聚输出，在信号输入端1与准直镜2之间位于信号输入端的聚焦点位置设置靶标板9，该靶标板9朝向准直镜2的一面设置XY两个方向的坐标轴，每个坐标轴上分别标有刻度，靶标板9朝向准直镜2的一面除了位于Y向坐标轴位置处留有一定X向宽度的通光通道外，其余靶标板位置设置紫外荧光膜层；
准直镜2、第一光栅3、第二光栅4、聚焦镜5、第一反射镜6、第二反射镜7分别作为待标定的光学器件，通过如下方法对各个待标定光学器件依次标定：
首先在准直镜2与第一光栅3之间设置标定用反射镜M1，标定用反射镜M1的反射面朝向准直镜2，信号输入端1的出射光通过靶标板9的通光通道位于XY坐标轴中心位置后，经过准直镜2入射至标定用反射镜M1，经标定用反射镜M1反射后沿原光路返回至靶标板9，若准直镜2没有零位偏移，标定用反射镜M1反射回的光在靶标板9上XY坐标轴中心位置成像，若准直镜2有零位偏移，标定用反射镜M1反射回的光在靶标板9上相对中心位置产生角度偏移A和位置偏移H，通过靶标板9上的刻度可读取位置偏移H，并能够测量出角度偏移A，结合读取的位置偏移H和测量的角度偏移A，对准直镜2进行调整，使位置偏移H和角度偏移A为零，完成准直镜2的标定和同轴度调节；
然后取走准直镜2与第一光栅3之间的标定用反射镜M1，在第一光栅3和第二光栅4之间设置标定用反射镜M2，标定用反射镜M2的反射面朝向第一光栅3，按上述方法通过靶标板9完成第一光栅3的标定和同轴度调节，并依次类推，在第二光栅4和聚焦镜5之间设置标定用反射镜M3配合靶标板9按上述方法完成第二光栅4的标定和同轴度调节，在聚焦镜5和第一反射镜6之间设置标定用反射镜M4配合靶标板9按上述方法完成聚焦镜5的标定和同轴度调节，在第一反射镜6和第二反射镜7之间设置标定用反射镜M5配合靶标板9按上述方法完成第一反射镜6的标定和同轴度调节，在第二反射镜7和聚焦面8之间设置标定用反射镜M6配合靶标板9按上述方法完成第二反射镜7的标定和同轴度调节。
靶标板9靶标板9朝向准直镜2的一面设置XY两个方向的坐标轴，每个坐标轴上分别标有刻度，靶标板9朝向准直镜2的一面除了位于Y向坐标轴位置处留有一定X向宽度的通光通道外，其余靶标板位置设置紫外荧光膜层。
标定用反射镜M1-M6的表面PV值为1/5，标定用反射镜M1-M6的反射面镀有紫外高反射膜层。
标定用反射镜设置在相邻待标定光学器件的中间位置。

Claims (4)

1.高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法，所述紫外双光栅光谱仪的光路包括输入光谱仪后向散射信号的信号输入端、准直镜、第一光栅、第二光栅、聚焦镜、第一反射镜、第二反射镜和聚焦面，信号输入端引入的紫外光依次经过准直镜、第一光栅、第二光栅、聚焦镜、第一反射镜、第二反射镜后，最终由聚焦面会聚输出，其特征在于：在信号输入端与准直镜之间位于信号输入端的聚焦点位置设置靶标板，该靶标板朝向准直镜的一面设置XY两个方向的坐标轴，每个坐标轴上分别标有刻度，靶标板朝向准直镜的一面除了位于Y向坐标轴位置处留有一定X向宽度的通光通道外，其余靶标板位置设置紫外荧光膜层；
准直镜、第一光栅、第二光栅、聚焦镜、第一反射镜、第二反射镜分别作为待标定的光学器件，通过如下方法对各个待标定光学器件依次标定：
首先在准直镜与第一光栅之间设置标定用反射镜，标定用反射镜的反射面朝向准直镜，信号输入端的出射光通过靶标板的通光通道位于XY坐标轴中心位置后，经过准直镜入射至标定用反射镜，经标定用反射镜反射后沿原光路返回至靶标板，若准直镜没有零位偏移，标定用反射镜在靶标板上XY坐标轴中心位置成像，若准直镜有零位偏移，标定用反射镜反射回的光在靶标板上相对中心位置产生角度偏移A和位置偏移H，通过靶标板上的刻度可读取位置偏移H，并能够测量出角度偏移A，结合读取的位置偏移H和测量的角度偏移A，对准直镜进行调整，使位置偏移H和角度偏移A为零，完成准直镜的标定和同轴度调节；
然后取走准直镜与第一光栅之间的标定用反射镜，在第一光栅和第二光栅之间设置标定用反射镜，标定用反射镜的反射面朝向第一光栅，按上述方法通过靶标板完成第一光栅的标定和同轴度调节，并依次类推依次完成各个待标定光学器件的。
2.根据权利要求1所述的高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法，其特征在于：所述靶标板朝向准直镜的一面镀紫外荧光膜层，为了不遮挡输入信号的光路，中间除了位于Y向坐标轴位置处留有一定X向宽度的通光通道外，其余靶标板位置设置紫外荧光膜层，能够将反射镜的紫外光在靶标面上形成清晰的像点。
3.根据权利要求1所述的高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法，其特征在于：所述标定用反射镜表面PV值为1/5，标定用反射镜的反射面镀有紫外高反射膜层。
4.根据权利要求1所述的高精度紫外双光栅光谱仪同轴度标定方法，其特征在于：所述标定用反射镜设置在相邻待标定光学器件的中间位置。
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