CN206037966U - 积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统 - Google Patents

积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统 Download PDF

Info

Publication number
CN206037966U
CN206037966U CN201621056519.2U CN201621056519U CN206037966U CN 206037966 U CN206037966 U CN 206037966U CN 201621056519 U CN201621056519 U CN 201621056519U CN 206037966 U CN206037966 U CN 206037966U
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
array
optical fiber
ifu
visual field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201621056519.2U
Other languages
English (en)
Inventor
常亮
敦广涛
程向明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yunnan Astronomical Observatory of CAS
Original Assignee
Yunnan Astronomical Observatory of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yunnan Astronomical Observatory of CAS filed Critical Yunnan Astronomical Observatory of CAS
Priority to CN201621056519.2U priority Critical patent/CN206037966U/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN206037966U publication Critical patent/CN206037966U/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统，包括均匀光源发生器、分束器，消像差透镜组、探测器与计算机系统。计算机系统利用光学成像法检测光纤排布精度或者胶合微透镜阵列后光纤阵列与微透镜阵列光轴的同轴精度，根据成像系统放大率以及探测器像元尺寸，计算排布精度，其检测精度可达好于0.1微米量级，完全满足IFU光纤阵列排布精度的要求。

Description

积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统
技术领域
本实用新型属于天文观测技术领域，涉及一种积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统。
背景技术
积分视场光纤光谱仪(IFU)主要应用于天文上对面元的光谱观测，比如太阳和星系，由于光纤排布精度要求较高，目前国内还没有相关研究所及厂家可以按照科学要求精确排布光纤并应用到IFU中。
国内第一台IFU的光纤排布由英国度伦大学设计并加工，主要应用于太阳偏振光谱观测，该仪器的全称为太阳光纤阵列太阳望远镜原理样机FASOT(Fiber Array SOlarTelescope)；国内第二台IFU用于星系观测，光纤排布由美国麦克唐纳天文台设计并加工，该仪器的全称为中国丽江积分视场光纤光谱仪CHiLI(CHina Lijiang IFU)。
目前国内只有这两台IFU仪器应用于天文科学观测，由于光纤排布精度对于观测精度影响较大，国外进口的仪器必须进行性能测试，有精确的检测方法才能有精确的光纤排布结果，但是现在尚无检测IFU光纤排布精度的报道。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统，解决了测量光纤排布精度及检测问题。
本实用新型所采用的技术方案是，积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统，包括：
均匀光源发生器，用于均匀照亮IFU微透镜端或IFU狭缝端的光纤阵列、微透镜阵列；
分束器，用于透射均匀光源发生器的光，以及将被照亮的光纤阵列或微透镜阵列的光反射至成像系统；
消像差透镜组，用于把光纤阵列或微透镜阵列成像到探测器上；
探测器，用于接收光纤阵列或微透镜阵列的像；
计算机系统，用于计算探测器接收到的光纤阵列或微透镜阵列的像的质心位置，比较每根光纤质心位置坐标，确定光纤阵列排布精度；或比较每个微透镜质心位置坐标，确定微透镜排布精度。
本实用新型的特征还在于，进一步的，所述消像差透镜组包括准直透镜组与成像透镜组，被所述分束器反射的光依次通过准直透镜组、成像透镜组。
进一步的，所述分束器的反射率与透射率值之和为100％，反射率和透射率之比为1：1。
进一步的，所述IFU微透镜端为光纤阵列胶合微透镜阵列进行光纤耦合。
进一步的，所述探测器的靶面大小为B，IFU微透镜端尺寸为A，则准直透镜组和成像透镜组的放大率M＝B/A，若已知准直透镜组的焦距为f1，则成像透镜组的焦距f2＝f1*M。
本实用新型的有益效果是利用该系统检测了FASOT原理样机光纤排布精度，精度在0.1微米量级，满足目前IFU光纤排布精度要求。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型检测系统检测IFU微透镜端的结构示意图。
图2是IFU微透镜端和IFU狭缝端的结构示意图。
图3是本实用新型检测系统检测IFU狭缝端的结构示意图。
图4a是微透镜阵列在探测器上的成像；图4b是光纤阵列在探测器上的成像。
图5为狭缝端光纤排布实际应用成像图。
图6为FASOT一期5*5光纤阵列图。
图中，1.IFU微透镜端，2.分束器，3.均匀光源发生器，4.准直透镜组，5.成像透镜组，6.探测器，7.IFU狭缝端，8.光纤束。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
IFU的光纤阵列一端(IFU微透镜端1)排布成长方形或者正方形放在望远镜焦面处用于接收太阳或者星系的光，此端一般会按照光纤排布胶合微透镜进行光纤耦合，另一端(IFU狭缝端7)排成一列或多列作为光谱仪的狭缝，如图2所示。
(一)IFU光纤阵列一端(IFU微透镜端1)的检测，结构如图1所示，并结合图2。
1)均匀光源发生器3发光后透过分束器2把IFU微透镜端1照亮，被照亮的IFU微透镜端1的微透镜阵列通过分束器2将光反射，依次通过准直透镜组4、成像透镜组5中直至探测器6接收到微透镜阵列的像，通过计算机计算微透镜阵列中每个微透镜成像的质心位置(x,y)，可以计算得到微透镜阵列的排布精度。
2)关闭均匀光源发生器3，从IFU狭缝端7入射均匀光，这时IFU光纤阵列(IFU微透镜端1)的光纤会出射均匀光，IFU微透镜端1的微透镜亮度会极大的降低，IFU光纤阵列的每根光纤都会有较强的均匀光出射，相当于光纤阵列被照亮，被照亮的光纤阵列通过分束器2反射到准直透镜组4和成像透镜组5中，探测器6接收光纤阵列的像，通过计算机计算IFU光纤阵列中每根光纤成像的质心位置(x,y)，可以计算得到光纤阵列的排布精度。
3)上面已经分别计算出微透镜阵列每个微透镜的质心位置和光纤阵列中每根光纤的质心位置精确坐标(x，y)，通过比较对应的微透镜和光纤的质心位置，可以计算出每个微透镜和对应光纤的质心位置误差(Δx，Δy)，从而知道微透镜阵列和光纤阵列的共轴误差。
4)成像系统光路计算原理：设探测器6的靶面大小为B，IFU微透镜端1的尺寸为A，则消像差透镜组(准直透镜组4和成像透镜组5)的放大率M＝B/A，若已知准直透镜组4的焦距为f1，则成像透镜组5的焦距f2＝f1*M；这里分束器的反射率和透射率为合适的任意值，反射率加透过率的值约为1(100％)，一般反射和透过比为1：1。
5)光纤整列每根光纤或者微透镜阵列每个微透镜质心位置计算方法：利用光斑质心计算公式式中xi是光斑在x方向的位置，Ii是相应位置的强度；y方向用同样方法计算，可以得到每根光纤或者微透镜阵列每个微透镜质心位置(x，y)。
6)光纤阵列每根光纤与相应微透镜阵列每个微透镜共轴误差计算(进一步解释第3)项)：在5)中已知计算质心的方法，假设光纤阵列的一根光纤的质心位置为(x1，y1)，相应微透镜阵列的一个微透镜的质心为(x2，y2)，那么一根光纤对应相应的一个微透镜的质心误差为(Δx，Δy)＝(x1-x2，y1-y2)，计算出全部单根光纤的质心位置与对应微透镜的质心位置计算平均值，即可得到光纤阵列和微透镜阵列的共轴误差。
(二)IFU狭缝端光纤排布检测，结构如图3所示，并结合图2。
7)当检测的时候，将图1中IFU微透镜端1换成IFU狭缝端7，如图3所示。从IFU微透镜端1入射均匀光，这时IFU狭缝端7的光纤会出射均匀光，相当于IFU狭缝端7被照亮，被照亮的光纤列通过分束器2反射到准直透镜组4和成像透镜组5中，探测器6接收光纤列的像，通过计算机计算光纤阵列中每根光纤成像的质心位置(x,y)，可以计算得到光纤的排布精度。如果IFU狭缝端7也有微透镜耦合，计算方法同1)，计算公式同6)。
实施例：
IFU微透镜端检测：如图4a所示，为每个六边形为一个微透镜被照亮；如图4b为关闭均匀光源发生器3的光源，用另一个白光光源从IFU狭缝端7照射光纤，这时微透镜阵列光纤会被照亮，而微透镜不会被照亮，这时光纤端面的像经过分束器反射，经过准直透镜4和成像透镜5在探测器6上成像，并计算出光纤阵列在探测器上的位置；比较微透镜阵列中每个微透镜的中心位置和对应的每根光纤的位置，计算出微透镜阵列对应相应光纤的位置，获得微透镜光轴和对应光纤光轴的误差，以此判断它们的共轴情况。
IFU狭缝端光纤位置的检测包括以下步骤：
从IFU微透镜端1入射均匀光，这时IFU狭缝端7的光纤会出射均匀光，相当于IFU狭缝端7被照亮，被照亮的光纤列通过分束器2反射到准直透镜组4和成像透镜组5中，探测器6接收光纤列的像，计算出每根光纤排布的位置，如图5所示。
图4和图5为FASOT样机二期的光纤和微透镜的排布情况，共81根光纤(9*9阵列)，经过计算，光纤与微透镜光轴误差为±6.8微米，狭缝端光纤排布误差(Δx，Δy)＝(4.0微米，3.6微米)(RMS值)，满足系统设计要求。
图6为FASOT一期5*5光纤阵列，由图可以直观看出，光纤排布并不整齐。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (5)

1.积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统，其特征在于，包括：
均匀光源发生器(3)，用于均匀照亮IFU微透镜端(1)或IFU狭缝端(7)的光纤阵列、微透镜阵列；
分束器(2)，用于透射均匀光源发生器(3)的光，以及将被照亮的光纤阵列或微透镜阵列的光反射至成像系统；
消像差透镜组，用于把光纤阵列或微透镜阵列成像到探测器(6)上；
探测器(6)，用于接收光纤阵列或微透镜阵列的像；
计算机系统，用于计算探测器(6)接收到的光纤阵列或微透镜阵列的像的质心位置，比较每根光纤质心位置坐标，确定光纤阵列排布精度；或比较每个微透镜质心位置坐标，确定微透镜排布精度。
2.根据权利要求1所述的积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统，其特征在于，所述消像差透镜组包括准直透镜组(4)与成像透镜组(5)，被所述分束器(2)反射的光依次通过准直透镜组(4)、成像透镜组(5)。
3.根据权利要求1所述的积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统，其特征在于，所述分束器(2)的反射率与透射率值之和为100％，反射率和透射率之比为1：1。
4.根据权利要求1所述的积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统，其特征在于，所述IFU微透镜端(1)为光纤阵列胶合微透镜阵列进行光纤耦合。
5.根据权利要求1所述的积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统，其特征在于，所述探测器(6)的靶面大小为B，IFU微透镜端(1)尺寸为A，则准直透镜组(4)和成像透镜组(5)的放大率M＝B/A，若已知准直透镜组(4)的焦距为f1，则成像透镜组(5)的焦距f2＝f1*M。
CN201621056519.2U 2016-09-14 2016-09-14 积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统 Expired - Fee Related CN206037966U (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201621056519.2U CN206037966U (zh) 2016-09-14 2016-09-14 积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201621056519.2U CN206037966U (zh) 2016-09-14 2016-09-14 积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN206037966U true CN206037966U (zh) 2017-03-22

Family

ID=58297439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201621056519.2U Expired - Fee Related CN206037966U (zh) 2016-09-14 2016-09-14 积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN206037966U (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106197325A (zh) * 2016-09-14 2016-12-07 中国科学院云南天文台 积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统及其检测方法
CN111796413A (zh) * 2020-07-02 2020-10-20 哈尔滨工程大学 一种用于天文光纤瞄准的像切分装置
CN113091904A (zh) * 2021-04-08 2021-07-09 哈尔滨工程大学 一种基于光纤积分视场单元的显微光谱成像系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106197325A (zh) * 2016-09-14 2016-12-07 中国科学院云南天文台 积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统及其检测方法
CN106197325B (zh) * 2016-09-14 2018-08-14 中国科学院云南天文台 积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统及其检测方法
CN111796413A (zh) * 2020-07-02 2020-10-20 哈尔滨工程大学 一种用于天文光纤瞄准的像切分装置
CN113091904A (zh) * 2021-04-08 2021-07-09 哈尔滨工程大学 一种基于光纤积分视场单元的显微光谱成像系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101625263B (zh) 亮度测量装置
CN206037966U (zh) 积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统
CN106646512B (zh) 一种基于仿生视觉机理的鬼成像方法及系统
CN103698900B (zh) 用于大规模高分辨率遥感相机的光学成像方法及其系统
CN107589551B (zh) 一种多孔径偏振成像装置及系统
CN203274728U (zh) 一种基于半五棱镜和屋脊棱镜的光学显示棱镜结构
CN202903678U (zh) 一种导电玻璃透光率的检测装置
CN201218753Y (zh) 亮度测量装置
CN104155758B (zh) 一种基于传像光纤束的大视场曲面焦平面成像方法与系统
Cui et al. Accurate geometrical optics model for single-lens stereovision system using a prism
CN103398837A (zh) 基于反射光路的微光夜视仪分辨率检测方法及装置
CN106197325B (zh) 积分视场光纤光谱仪光纤排布检测系统及其检测方法
CN203148835U (zh) 可同时测量显微光谱和角分辨光谱的装置
CN113008083B (zh) 一种阵列式长焦透镜超广角光电探测靶装置
Zhang et al. Design and analysis of laser photoelectric detection sensor
CN107314891B (zh) 手术显微镜的光学检测系统及光学检测方法
CN217878282U (zh) 一种可见光微光夜视仪器外场光学性能检测装置
CN203275765U (zh) 一种基于阿贝棱镜的光学棱镜结构
Xu et al. Large field distributed aperture laser semiactive angle measurement system design with imaging fiber bundles
CN105760614B (zh) 一种圆锥-双曲嵌套式x射线天文望远镜结构的设计方法
CN106154542A (zh) 一种量子成像方法以及量子成像系统
CN108345095A (zh) 一种宽幅低杂光全天时星跟踪器光学结构
CN212007748U (zh) 一种测试观瞄装备延时指标的装置
CN208013534U (zh) 一种宽幅低杂光全天时星跟踪器光学结构
CN204881866U (zh) 一种实时定量相位恢复装置

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170322

Termination date: 20180914

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee