CN117147453A - 一种用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统 - Google Patents

一种用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统 Download PDF

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CN117147453A CN202311144241.9A CN202311144241A CN117147453A CN 117147453 A CN117147453 A CN 117147453A CN 202311144241 A CN202311144241 A CN 202311144241A CN 117147453 A CN117147453 A CN 117147453A
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Abstract

本发明涉及一种用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统,入射光依次经过第一狭缝、孔径光阑、第一透镜、消偏器、第二透镜、第一全息光栅,其衍射光近自准直状态照射到第一平面反射镜,将衍射光照回光栅,再次衍射其衍射光近自准直状态照射回第二透镜,使得衍射光会聚照到第一折返镜,后照到第二狭缝,依次经过第二折返镜、第三透镜、第二全息光栅,其衍射光仍以近自准直状态照到第二平面反射镜,照回光栅再次衍射并近自准直状态照回第三透镜,使得衍射光会聚照射到第三折返镜、第三狭缝,最后聚焦到的探测器上。本发明提供用于监测温室气体的单色仪装置具有高光谱分辨率、结构紧凑、体积小。

Description

一种用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统
技术领域
本发明涉及一种应用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统,系统探测温室气体成分CO2、SO2、CH4等的分布和浓度变化。具体涉及一种具有较之大多数先前设计更容易实现高精度探测温室气体分布和浓度变化的高分辨率光栅单色仪系统及其应用,具有高光谱分辨率、结构紧凑、体积小的特点。
背景技术
至工业革命后,温室气体持续排放已对地球环境造成了严重危害,产生温室效应的影响也日益严重。与工业化前的气温相比,目前全球气温升温大约为1℃~2℃。全球气温的上升对地球自然生态系统产生严重影响,如极端天气频发、冰川融化、海平面上升等等。温室气体中主要CO2、2CH4、N2O这三种在全球升温贡献最大,浓度也逐年上升的趋势,因此这三种温室气体是目前监测对象,也是目前世界各国减排的主要温室气体成分。
温室气体监测仪器是对温室气体成分、浓度排放监测重要技术保障,目前市面上有多种温室气体监测仪器,比如美国Picarro公司的CRDS高精度温室气体分析仪、NDIR红二氧化碳传感器、安徽光机所的FTIR开放光路温室气体分析仪等,但它们大部分都采用光腔衰荡光谱(CRDS)技术、非分散红外技术(NDIR)、傅里叶变换光谱技术(FTIR)开发,而CDRS技术缺点主要是受限于多面高反射率反射镜制造工艺,其成本比较高;NDIR技术缺点主要是光谱分辨率低和检测灵敏度低;FTIR技术缺点主要是需要先产生干涉图后再傅里叶变换成光谱图,其结构系统复杂、体积大、价格昂贵。因此对于温室气体监测仪器而言,需要一种成本低、体积小、光谱分辨率高的监测温室气体光学系统装置。
图1显示一种基于平面光栅的Czerny-Turner结构单色仪,其结构:光线穿过第三狭缝17照射到准直凹面反射镜18,经准直后照射到平面光栅19上,经光栅衍射后照射到会聚凹面反射镜20,经会聚后其光谱聚焦于探测器21上,并且通过旋转光栅获得不同的所需单色光谱。该C-T结构单色仪一般应用在紫外、可见光与红外波段,市面上的单色仪普遍基于该结构设计,但要满足高光谱分辨率(5pm~30pm)情况下,该单色仪基本都采用长焦距(1m以上,如JY公司M series单色仪),这导致单色仪体积较比大。对于客户要求系统高光谱分辨率、小体积定制化设计而言,C-T结构单色仪很难在满足高光谱分辨率情况下,单色仪还需小体积的要求。
图2显示一种基于像差校正凹面光栅的单色仪,其结构:光线穿过第四狭缝23照射到像差校正凹面光栅24上,经光栅衍射后光谱线聚焦于探测器25上,并且通过旋转光栅获得不同的所需单色光谱。尽管该系统结构简单,但光谱分辨率低(1nm以上),常用于生化分析仪器。要实现高光谱分辨率(pm级),该单色仪结构难以实现。
因此,需要一种光栅单色仪,满足高光谱分辨率(0.005nm~0.03nm在1550nm处)、小体积(小于长(380mm)x宽(280mm)x高(150mm))以适用于便携式光谱仪器,并且要求使其不受衍射光栅制作限制,同时衍射光栅在该单色仪中还具有衍射效率高。
发明内容
本发明技术解决问题:克服现有技术的不足,提供一种用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪装置,具有体积小,能实现高分辨率,0.005nm~0.03nm在1550nm处,的要求,而且光栅具有高衍射效率,50%以上在1550nm处,适合便携式光谱仪器应用。
本发明技术解决方案:一种用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统,所述同一中心平面是指光学系统的XOZ平面,包括光输入装置、第一狭缝、孔径光阑、第一透镜、消偏器、第二透镜、第一全息光栅、第一平面反射镜、第一折返镜、第二狭缝、第二折返镜、第三透镜、第二全息光栅、第二平面反射镜、第三折返镜、第三狭缝、探测器,其中:
所述光输入装置,是用于从光源接收入射光,将所述光传递到所述第一狭缝上的单模/多模光纤系统,或者前置镜头;
所述第一狭缝,用于调节系统的光谱分辨率;
所述孔径光阑,用于调节系统相对孔径;
所述第一透镜,用于校正系统像差,增大成像区域的数值孔径NA,并缩小成像光斑,并且透镜第一面镀膜为长通滤光膜、带通滤光膜;
所述消偏器为空间伪消偏器;
所述第二透镜为消色差胶合透镜,用于对所述入射光进行准直以及对返回衍射光会聚,并校正系统像差;
所述第一全息光栅为反射式平面全息光栅,其杂散光低,无鬼线;
所述第一平面反射镜,用于所述第一全息光栅的二次衍射;
所述第一折返镜,用于折叠光路,使得系统结构紧凑;
所述第二狭缝,结合所述第一狭缝控制系统光谱分辨率;
所述第二折返镜,用于折叠光路,使得系统结构紧凑;
所述第三透镜为消色差胶合透镜,用于对所述衍射光进行准直以及对返回衍射光会聚,并校正系统像差;
所述第二全息光栅为反射式平面全息光栅,其杂散光低,无鬼线;
所述第二平面反射镜,用于所述第二全息光栅的二次衍射;
所述第三折返镜,用于折叠光路,使得系统结构紧凑;
所述第三狭缝,结合所述第一狭缝、第二狭缝控制系统光谱分辨率,也用于遮挡杂散光获得更好的单色光;
所述探测器为面阵探测器。
优选的,所述第一全息光栅刻线数与所述第二全息光栅的刻线数相同、并且光栅同步同向旋转。
优选的,所述衍射光栅为全息平面光栅,所述衍射光栅的刻线槽形为正弦型,接近自准直状态下在工作波段内最高绝对衍射效率在50%以上。
优选的,所述单色仪系统的相对孔径1/F#为1/10.0~1/7.0。
优选的,该装置适用于以下光谱波段:0.76~1.65um、1.20~1.65um、1.2~2.5um。
优选的,所述第一透镜,其操作地位于所述入射狭缝与所述消偏器之间。
优选地,所述第二透镜、第三透镜为消色差三胶合透镜。
在各实施例中,从所述光源发出的光经所述第二透镜、所述第三透镜准直就被传递到所述第一全息光栅、所述第二全息光栅上。
在各实施例中,经过所述第二透镜、所述第三透镜的光线均离轴穿过。
在其他实施例中,所述光学系统的所述光源是穿过狭缝被接收的,并且可以包含光输入装置,用于将光聚焦在所述入射狭缝上。
在其他实施例中,所述光输入装置是将光传递到所述入射狭缝上的光纤系统。
在其他实施例中,所述光输入装置是将光传递到所述入射狭缝上的前置镜头。
更具体来讲,涉及一种具有较之大多数先前设计更容易实现系统信噪比高、光栅高衍射效率、杂散光低、体积小并且具有高光谱分辨率光学设计的设计。可以有效用于便携式光谱仪器应用。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明结构紧凑,体积小,同时能实现高的光谱分辨率,可以有效用于便携式光谱仪器应用。
(2)本发明中的衍射光栅是具有低杂散光、高衍射、高衍射效率、易制作的全息光栅。
(3)本发明光学系统的相对孔径可以从1/10.0≤1/F#≤1/7.0,有益于仪器实现高信噪比。
(4)本发明中衍射光栅的0级光(即反射光)偏离探测器,0级光易遮挡,有效降低光学系统杂散光。
(5)本发明光学系统设计格式通用性好,可以用于可见到近红外的不同光谱范围。
附图说明
图1是根据现有技术的典型的基于Czerny-Turner结构的单色仪系统设计;
图2是根据现有技术的典型的基于像差校正凹面光栅的单色仪系统设计;
图3是根据本发明的一个实施例的展示用于高光谱分辨率探测温室气体的单色仪系统结构透视图;
图4是根据本发明的一个实施例的展示用于遮挡衍射光栅0级光物理屏障形式的光陷阱的单色仪系统;
图5是根据本发明的一个实施例的用于工作波长范围:0.76~1.65um并具有相对孔径为1/F#=1/10的单色仪系统;
图6是图5所述实施例提供的工作波长为0.76~1.65um衍射光栅衍射效率曲线;
图7是根据本发明的一个实施例的用于工作波长范围:1.20~1.65um并具有相对孔径为1/F#=1/7的单色仪系统;
图8是图7所述实施例提供的工作波长为1.20~1.65um衍射光栅衍射效率曲线;
图9是根据本发明的一个实施例的用于工作波长范围:1.0~2.5um并具有相对孔径为1/F#=1/8的单色仪系统;
图10是图9所述实施例提供的工作波长为1.0~2.5um衍射光栅衍射效率曲线;
图11是根据本发明的一个实施例的两全息光栅同步反向旋转色散相加的单色仪系统;
图中:第一狭缝1,孔径光阑2,第一透镜3,消偏器4上,第二透镜5,第一全息光栅6,第一平面反射镜7,第一折返镜8,第二狭缝9,第二折返镜10、第三透镜11、第二全息光栅12,第二平面反射镜13,第三折返镜14,第三狭缝15,探测器16,光陷阱22,第三狭缝17,准直凹面反射镜18,平面光栅19,会聚凹面反射镜20,探测器21,第四狭缝23,像差校正凹面光栅24,探测器25,光输入装置26。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对适用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统作进一步阐述。
在图3到图11所示的实施例中,展示了一种高分辨率全息光栅单色仪装置,用于监测温室气体,通过光输入装置26把入射光传递到第一狭缝1,依次经过第一狭缝1、孔径光阑2、第一透镜3、消偏器4、第二透镜5、第一全息光栅6,其衍射光近自准直状态照射到第一平面反射镜7,将衍射光照回第一全息光栅6上,再次衍射其衍射光近自准直状态照射回第二透镜5,使得衍射光会聚照到第一折返镜8,后照到第二狭缝9,依次经过第二折返镜10、第三透镜11、第二全息光栅12,其衍射光仍以近自准直状态照到第二平面反射镜13,照回第二全息光栅12再次衍射并近自准直状态照回第三透镜11,使得衍射光会聚照射到第三折返镜14、第三狭缝15,最后聚焦到的探测器16上。其中本发明所述接近自准直状态是指衍射光不是完全沿着原来入射光路径返回的,而是衍射光在Y方向以0.6~1°范围内返回到光栅的,并再次发生衍射提高波长色散。通过这种方式可以缩小光路结构体积,同时易实现高光谱分辨率;另外,该单色仪系统中第一全息光栅6、第二全息光栅12的刻槽槽形为正弦形的全息衍射光栅,而且单色仪系统工作中光栅入射角a、使用波长λ、光栅刻线数f满足相关公式(1):
|1-λf|<sin(a)<2λf-1 (1)
此时,只有第一级衍射级次和零级光,其他衍射级次都不存在,这极大地有利于减少光学系统杂散光。同时选择合适的刻线槽深度,第一级衍射的光谱具有较高衍射效率,尤其在0.8﹤λf﹤1.1时,无偏振状态的衍射效率可以达50%以上,并且这些设计相对于如图1的C-T型结构单色仪有显著的优点。
如图2所示,基于像差校正凹面光栅的单色仪系统包括第三狭缝23、像差校正凹面光栅24、探测器25,其单色仪系统焦距125mm,系统相对孔径1/3.2,工作波长0.34~0.8um,而该单色仪系统光谱仪分辨率1.35nm(在狭缝宽25um时),主要用于生化分析仪器,难以实现高光谱分辨率(pm级)。本发明图3所示的实例展示监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪装置结构透视图,系统包括光输入装置26,第一狭缝1,孔径光阑2,第一透镜3,消偏器4上,第二透镜5,第一全息光栅6,第一平面反射镜7,第一折返镜8,第二狭缝9,第二折返镜10、第三透镜11、第二全息光栅12,第二平面反射镜13,第三折返镜14,第三狭缝15,探测器16,OXYZ是空间直角坐标系。其中通过第一平面反射镜7,将第一全息光栅6的衍射光再次照回第一全息光栅6上,并再次发生衍射,实现两次波长色散,属于色散相加状态,这大幅度提高了单色仪系统的光谱分辨率;而通过第二平面反射镜13,将第二全息光栅12的衍射光再次照回第二全息光栅12上,并再次发生衍射,再次实现两次波长色散,当第一全息光栅6与第二全息光栅12是同步旋转时,属于色散相加状态,该状态下使得单色仪系统的光谱分辨率再次提高;反之第一全息光栅6与第二全息光栅12同步同向旋转时,属于色散相减状态,该状态下使得单色仪系统的杂散光降低,过滤杂波提纯波长。
单色仪系统中,第二透镜5与第三透镜11可采用相同规格光学参数以降低生产成本。第一全息光栅6与第二全息光栅12的光栅条纹槽型优选为正弦型的等间距直线沟槽全息光栅,另外可选闪耀型。探测器16为面阵型光电二极管,面阵型可选采用日本Hamamastu公司的G10899系列或G12183系列。
如图4所示,可以通过设置光陷阱22方式消除杂散光,系统中入射光通过第二透镜5、第三透镜11准直后分别照射在第一全息光栅6、第二全息光栅12上,经光栅衍射存在第零级衍射光谱和第一级衍射光谱,这是本领域技术人员所知的。而第零级衍射光谱是系统不需要的,如果不遮挡它,会成为杂散光。而带锯齿状的光陷阱使得光的散射最小化。在图4中的光传播路径周边中可以设置多个带锯齿状的光陷阱22来消除第0级衍射光谱以及其他杂散光。
如图5所示,图中展示一个实施例可用于监测温室气体的具有相对孔径为1/F#=1/8.0的高分辨率全息光栅单色仪系统,系统工作波长在760nm至1650nm可见光波段,系统的F#=8.0,第一狭缝1是一个高为2mm宽为20um的矩形,探测器16采用Hamamastu公司的G10899-02K,感光面为φ2mm。通过第一平面反射镜7,将第一全息光栅6的衍射光再次照回第一全息光栅6上,并再次发生衍射,实现两次波长色散,提高了单色仪系统的光谱分辨率,再通过第二平面反射镜13,将第二全息光栅12的衍射光再次照回第二全息光栅12上,并再次发生衍射,再次实现两次波长色散,此时两光栅同步同向旋转,属于色散相减状态,该状态下使得单色仪系统的杂散光降低,过滤杂波提纯波长,其中第一全息光栅6与第二全息光栅12光学参数相同。并通过第一折返镜8、第二折返镜10折叠光路,使得光学系统结构更加紧凑,其光路体积长x宽x高为:372x268x135mm。该光学系统的有关参数如下表1、下表2。
如图6所示,展示了图5所述实施例单色仪系统的全息平面光栅绝对衍射效率图,该全息平面光栅刻线数为1086线/mm,光栅槽形为正弦型,光栅入射角为72.148°,使用衍射级别为-1级。从图中可知在工作波长760nm至1650nm范围内,光栅最高绝对衍射效率接近70%,有利于提高单色仪系统的信噪比。
如图7所示,图中展示一个实施例可用于于监测温室气体的具有相对孔径为1/F#=1/7.0的高分辨率全息光栅单色仪系统,系统工作波长在1200nm至1650nm范围,系统的F#=7.0,第一狭缝1是一个高为2mm宽为18um的矩形,探测器16采用Hamamastu公司的G10899-02K,感光面为φ2mm。通过第一平面反射镜7,将第一全息光栅6的衍射光再次照回第一全息光栅6上,并再次发生衍射,实现两次波长色散,提高了单色仪系统的光谱分辨率,再通过第二平面反射镜13,将第二全息光栅12的衍射光再次照回第二全息光栅12上,并再次发生衍射,再次实现两次波长色散,此时两光栅同步同向旋转,属于色散相减状态,该状态下使得单色仪系统的杂散光降低,过滤杂波提纯波长,其中第一全息光栅6与第二全息光栅12光学参数相同。并通过第一折返镜8、第二折返镜10折叠光路,使得光学系统结构更加紧凑,其光路体积长x宽x高为:368x256x148mm。其中该单色仪系统的线色散值=0.38nm/mm在1550nm处,最大半高宽=13.31um光谱分辨率为0.005nm(5pm)。
如图8所示,展示了图7所述实施例单色仪系统的全息平面光栅绝对衍射效率图,该全息平面光栅刻线数为1100线/mm,光栅槽形为正弦型,光栅入射角为73.61°,使用衍射级别为-1级。从图中可知在工作波长1200nm至1650nm范围内,光栅工作波段内绝对衍射效率均在42%以上,有利于提高单色仪系统的信噪比。
如图9所示,图中展示一个实施例可用于监测温室气体的具有相对孔径为1/F#=1/10.0的高分辨率全息光栅单色仪系统,系统工作波长在1000nm至2500nm范围,系统的F#=10,第一狭缝1是一个高为2mm宽为20um的矩形,探测器16采用Hamamastu公司的G10899-03K,感光面为φ3mm。通过第一平面反射镜7,将第一全息光栅6的衍射光再次照回第一全息光栅6上,并再次发生衍射,实现两次波长色散,提高了单色仪系统的光谱分辨率,再通过第二平面反射镜13,将第二全息光栅12的衍射光再次照回第二全息光栅12上,并再次发生衍射,再次实现两次波长色散,此时两光栅同步同向旋转,属于色散相减状态,该状态下使得单色仪系统的杂散光降低,过滤杂波提纯波长,其中第一全息光栅6与第二全息光栅12光学参数相同。并通过第一折返镜8、第二折返镜10折叠光路,使得光学系统结构更加紧凑,其光路体积长x宽x高为:352x238x126mm。其中该单色仪系统的线色散值=1.58nm/mm在1550nm处,最大半高宽=19.11um,光谱分辨率为0.03nm(30pm)。
如图10所示,展示了图9所述实施例单色仪系统的全息平面光栅绝对衍射效率图,该全息平面光栅刻线数为740线/mm,光栅槽形为正弦型,光栅入射角为48.52.°,使用衍射级别为-1级。从图中可知在工作波长1000nm至2500nm范围内,光栅最高绝对衍射效率在65%以上,有利于提高单色仪系统的信噪比。
如图11所示,图中展示一个实施例可用于监测温室气体的具有相对孔径为1/F#=1/8.0的高分辨率全息光栅单色仪系统,系统工作波长在760nm至1650nm可见光波段,系统的F#=8.0,第一狭缝1是一个高为2mm宽为15um的矩形,探测器16采用Hamamastu公司的G10899-02K,感光面为φ2mm。通过第一平面反射镜7,将第一全息光栅6的衍射光再次照回第一全息光栅6上,并再次发生衍射,实现两次波长色散,提高了单色仪系统的光谱分辨率,再通过第二平面反射镜13,将第二全息光栅12的衍射光再次照回第二全息光栅12上,并再次发生衍射,再次实现两次波长色散,此时两光栅同步反向旋转,属于色散相加状态,该状态下使得单色仪系统的光谱分辨率再次提高。其中该单色仪系统的线色散值=0.33nm/mm在1550nm处,最大半高宽=15.62um光谱分辨率为0.0052nm(5.2pm),其中第一全息光栅6,第二全息光栅12光学参数与图5所述实施例中全息平面光栅相同。
下表1和下表2中提供了用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统实施例(如图5)的光学规定和其他光学参数,并且提供了所属领域技术人员所知的典型系统的说明。
表1-实例性光学规定
表2-高分辨率全息光栅单色仪实施例(图5)的其他光学参数
在每一个实施例中,所述改善的光学设计中通过第一折返镜、第二折返镜折叠光路使得光路结构更加紧凑,其所占空间明显小,适用于便携式光谱仪器。经过四次全息平面光栅衍射,系统色散得到提高,并通过第一透镜、第二透镜、第三透镜使得最后成像在探测器上的像点缩小,这种设计有利于提高光谱分辨率。同时光栅入射角a、使用波长λ、光栅刻线数f满足相关公式(1),有利于单色仪光谱仪器的信噪比。
提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的,而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改,均应涵盖在本发明的范围之内。

Claims (6)

1.一种用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统,其特征在于:包括光输入装置、第一狭缝、孔径光阑、第一透镜、消偏器、第二透镜、第一全息光栅、第一平面反射镜、第一折返镜、第二狭缝、第二折返镜、第三透镜、第二全息光栅、第二平面反射镜、第三折返镜、第三狭缝、探测器,其中:
所述光输入装置,是用于从光源接收入射光,将所述入射光光传递到所述第一狭缝上的单模/多模光纤系统,或者前置镜头;
所述第一狭缝,用于调节单色仪系统的光谱分辨率;
所述孔径光阑,用于调节单色仪系统相对孔径;
所述第一透镜,用于校正单色仪系统像差,增大成像区域的数值孔径,并缩小成像光斑,并且第一透镜第一面镀膜为长通滤光膜或带通滤光膜;
所述消偏器为空间伪消偏器;
所述第二透镜为消色差胶合透镜,用于对所述入射光进行准直以及对返回衍射光会聚,并校正单色仪系统像差;
所述第一全息光栅为反射式平面全息光栅,其杂散光低,无鬼线;
所述第一平面反射镜,用于所述第一全息光栅的二次衍射;
所述第一折返镜,用于折叠光路,使得单色仪系统结构紧凑;
所述第二狭缝,结合所述第一狭缝控制单色仪系统光谱分辨率;
所述第二折返镜,用于折叠光路,使得单色仪系统结构紧凑;
所述第三透镜为消色差胶合透镜,用于对所述衍射光进行准直以及对返回衍射光会聚,并校正单色仪系统像差;
所述第二全息光栅为反射式平面全息光栅,其杂散光低,无鬼线;
所述第二平面反射镜,用于所述第二全息光栅的二次衍射;
所述第三折返镜,用于折叠光路,使得单色仪系统结构紧凑;
所述第三狭缝,结合所述第一狭缝、第二狭缝控制系统光谱分辨率,也用于遮挡杂散光获得更好的单色光;
所述探测器为面阵探测器。
2.根据权利要求1所述的用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统,其特征在于:单色仪系统相对孔径为1/10~1/7。
3.根据权利要求1所述的用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统,其特征在于:同步旋转所述第一全息光栅、所述第二全息光栅实现波长调节,实现单色仪系统色散相加或色散相减,从而保证出射所述第一狭缝、所述第二狭缝射出不同波长的单色光。
4.根据权利要求1所述的用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统,其特征在于:所述第一全息光栅、所述第二全息光栅的表面为平面,并且其刻线槽形为正弦型,工作衍射级次为1级,光栅夹角为20~26°范围下在工作波段内最高绝对衍射效率在50%以上。
5.根据权利要求1所述的用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪装置,其特征在于:该单色仪系统适用于以下光谱波段:0.76~1.65um、1.20~1.65um、1.2~2.5um。
6.根据权利要求1所述的用于监测温室气体的高分辨率全息光栅单色仪系统,其特征在于:该入射光传递到第一狭缝,依次经过第一狭缝、孔径光阑、第一透镜、消偏器、第二透镜、第一全息光栅,其衍射光近自准直状态照射到第一平面反射镜,将衍射光照回第一全息光栅上,再次衍射其衍射光近自准直状态照射回第二透镜,使得衍射光会聚照到第一折返镜,后照到第二狭缝,依次经过第二折返镜、第三透镜、第二全息光栅,其衍射光仍以近自准直状态照到第二平面反射镜,照回第二全息光栅再次衍射并近自准直状态照回第三透镜,使得衍射光会聚照射到第三折返镜、第三狭缝,最后聚焦到的探测器上。
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