RU2329476C2 - Спектрограф - Google Patents

Спектрограф Download PDF

Info

Publication number
RU2329476C2
RU2329476C2 RU2006119812/28A RU2006119812A RU2329476C2 RU 2329476 C2 RU2329476 C2 RU 2329476C2 RU 2006119812/28 A RU2006119812/28 A RU 2006119812/28A RU 2006119812 A RU2006119812 A RU 2006119812A RU 2329476 C2 RU2329476 C2 RU 2329476C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
entrance slit
diffraction grating
recording device
monoblock
curvature
Prior art date
Application number
RU2006119812/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006119812A (ru
Inventor
Юрий Вадимович Бажанов (RU)
Юрий Вадимович Бажанов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Оптонет"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Оптонет" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Оптонет"
Priority to RU2006119812/28A priority Critical patent/RU2329476C2/ru
Publication of RU2006119812A publication Critical patent/RU2006119812A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2329476C2 publication Critical patent/RU2329476C2/ru

Links

Landscapes

  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области оптического приборостроения. Спектрограф содержит оптически связанные входную щель, вогнутую сферическую дифракционную решетку с криволинейными неравноотстоящими штрихами и регистрирующее устройство с плоской приемной поверхностью, перед которой расположен оптический элемент, выполненный в виде моноблока из оптически прозрачного материала, таким образом, что дифракционная решетка, регистрирующее устройство и входная щель расположены на поверхности моноблока. Входная щель расположена на плоскости, а дифракционная решетка и регистрирующее устройство - соответственно на сферических поверхностях с радиусами кривизны r и R, где r - радиус кривизны решетки, a R=(0,8÷1,2r). Технический результат - упрощение конструкции спектрографа при повышении качества спектрального изображения и расширении рабочего диапазона длин волн. 1 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при создании спектральных приборов для различных видов спектрального анализа оптического излучения и мульти-демультиплексоров для спектрального уплотнения волоконно-оптических систем передачи.
Известен спектрограф, описанный в патенте РФ №1522046, МПК G01j 3/18, опубл. в бюлл. №20, 1994 г., содержащий входную щель, вогнутую сферическую дифракционную решетку с криволинейными неравноотстоящими штрихами и регистрирующее устройство с плоской приемной поверхностью, в котором расстояние от вершины решетки до центра плоской приемной поверхности, радиус кривизны штрихов в вершине решетки и изменение шага штрихов по поверхности решетки определяются рассчитанными соотношениями.
Наиболее близким по технической сущности является спектрограф, описанный в патенте РФ №1358538, МПК G01j 3/18, опубл. в бюлл. №16, 1997 г., содержащий входную щель, вогнутую сферическую дифракционную решетку с криволинейными неравноотстоящими штрихами и регистрирующее устройство с плоской приемной поверхностью, в котором расстояние от вершины решетки до центра плоской приемной поверхности, радиус кривизны штрихов в вершине решетки и изменение шага штрихов по поверхности решетки определяются рассчитанными соотношениями, а для компенсации остаточной дефокусировки вблизи приемной поверхности располагается оптический элемент в виде плоско-вогнутой отрицательной линзы, обращенной плоской поверхностью к регистрирующему устройству.
Задачей изобретения является создание спектрографа с повышенными характеристиками.
Технический результат - упрощение конструкции спектрографа при повышении качества спектрального изображения и расширении рабочего диапазона длин волн, повышении светосилы, надежности и технологичности.
Это достигается тем, что в спектрографе, содержащем оптически связанную входную щель, вогнутую сферическую дифракционную решетку с криволинейными неравноотстоящими штрихами и регистрирующее устройство с плоской приемной поверхностью, перед которой установлен оптический элемент, в отличие от известного, оптический элемент выполнен виде моноблока из оптически прозрачного материала таким образом, что дифракционная решетка, регистрирующее устройство и входная щель расположены на поверхности моноблока, причем входная щель расположена на плоскости, а дифракционная решетка и регистрирующее устройство - соответственно на сферических поверхностях моноблока с радиусами кривизны r и R, где r - радиус кривизны вогнутой сферической решетки, а R=(0,8÷1,2)r.
Изобретение поясняется чертежом.
Спектрограф содержит последовательно расположенные по ходу луча входную щель 1, вогнутую сферическую дифракционную решетку 2 с криволинейными неравноотстоящими штрихами и регистрирующее устройство с плоской приемной поверхностью 3. Оптический элемент прибора выполнен виде моноблока 4 из оптически прозрачного материала таким образом, что все элементы оптической схемы располагаются на его поверхности: входная щель 1 крепится на плоской поверхности моноблока, дифракционная решетка 2 - на противоположной его стороне на выпуклой сферической поверхности с радиусом кривизны, равным r, а вблизи приемной поверхности 3 регистрирующего устройства моноблок 4 имеет вогнутую или выпуклую поверхность 5 с радиусом кривизны R=(0,8÷1,2)r, причем радиус кривизны г выпуклой сферической поверхности моноблока 4 равен радиусу вогнутой сферической поверхности дифракционной решетки.
Спектрограф работает следующим образом. Излучение от входной щели 1, проходя через моноблок 4, падает на сферическую дифракционную решетку 2, которая имеет на своей поверхности неравноотстоящие криволинейные штрихи. Дифрагированное излучение проходит по моноблоку 4 в обратном направлении и фокусируется на плоской поверхности 3 регистрирующего устройства. Фокусировка на кривой ближайшей к плоской приемной поверхности 3 регистрирующего устройства обеспечивается с одной стороны расположением элементов оптической схемы и параметрами переменного шага решетки, которые рассчитываются по методике, аналогичной предлагаемой в патенте РФ №1522046, МПК G01j 3/18, опубл. в бюл. №20, 1994 г., а с другой - наличием сферической выпуклой или вогнутой поверхности 5, ограничивающей моноблок со стороны регистрирующего устройства.
Возможны два варианта реализации спектрографа:
1) спектрометр с использованием в качестве регистрирующего устройства многоэлементной линейки с плоской светочувствительной поверхностью;
2) мульти-демультиплексор с использованием блока приемных волокон, торцы которых расположены в одной плоскости.
Один из вариантов предлагаемого спектрографа с многоэлементным регистрирующим устройством и вогнутой поверхностью моноблока перед ним имеет следующие характеристики:
Спектральная область, нм 315-1100
Радиус кривизны вогнутой сферической решетки, мм 140
Размер заштрихованной поверхности решетки, мм2 40×40
Угол падения φ, град 10
Угол дифракции средней длины волны диапазона φ′0, град 1,6
Расстояние от решетки до входной щели d, мм 138,5
Расстояние от решетки до сферической поверхности
моноблока перед регистрирующим устройством d′, мм 130,7
Радиус кривизны сферической поверхности моноблока
со стороны регистрирующего устройства R, мм 130,0
Расстояние от дифракционной решетки до приемной
поверхности регистрирующего устройства d′0, мм 137,2
В таблице приведены величины обратной линейной дисперсии
Figure 00000002
, полуширины аппаратной функции спектрографа ba и спектрального разрешения Δλ. Величина спектрального разрешения находится как произведение полуширины аппаратной функции на обратную линейную дисперсию. В расчетах использовалась ширина входной щели, равная 20 мкм.
λ, нм
Figure 00000002
,
Figure 00000003
ba, мм Δλ, нм
315 35,8 0,022 0,8
472 35,9 0,028 1
707,5 36,0 0,022 0,8
943 36,0 0,030 1,1
1100 35,9 0,030 1,1
Таким образом, в результате предложенного решения имеем два принципиальных отличия предлагаемого устройства: монолитная конструкция, когда все оптические элементы схемы крепятся на моноблок из оптически прозрачного материала, и наличие в моноблоке сферической поверхности, изменяющей фокусировку излучения различных длин волн.
Преимуществом того факта, что излучение распространяется в оптическом материале с показателем преломления больше единицы, является то, что падающий на моноблок сходящийся пучок после входной щели имеет меньшую апертуру, что позволяет повысить светосилу и разрешающую способность прибора.
Предлагаемая монолитная конструкция отличается температурной и вибрационной нерасстраиваемостью, позволяющей использовать прибор в технологических линиях, полевых условиях и т.д. Повышенная пыле-влагозащищенность дает возможность работы в условиях повышенной агрессивности окружающей среды.
Другим преимуществом монолитной схемы является существенное упрощение конструкции ввиду практического отсутствия механических деталей узлов входной щели, решетки и фотоприемного устройства. В результате значительно упрощается сборка и юстировка оптической схемы, кроме этого отпадает необходимость в массивном основании, фиксирующем положение элементов схемы, ввиду этого требования к корпусу значительно ослабляются. Все вышеперечисленное ведет к существенному удешевлению прибора в серийном производстве.
Наличие сферической поверхности раздела двух сред в области регистрирующего устройства позволяет уменьшить аберрации и в первую очередь аберрацию, вызванную дефокусировкой спектрального изображения, которая во многих случаях бывает доминирующей, что, в свою очередь, приводит к повышению разрешающей способности и увеличению рабочего диапазона спектральных приборов, а также уменьшению уровня перекрестных помех и увеличению количества каналов мульти-демультиплексоров.

Claims (1)

  1. Спектрограф, содержащий оптически связанные входную щель, вогнутую сферическую дифракционную решетку с криволинейными неравноотстоящими штрихами и регистрирующее устройство с плоской приемной поверхностью, перед которой установлен оптический элемент, отличающийся тем, что оптический элемент выполнен в виде моноблока из оптически прозрачного материала таким образом, что дифракционная решетка, регистрирующее устройство и входная щель расположены на поверхности моноблока, причем входная щель расположена на плоскости, а дифракционная решетка и регистрирующее устройство - соответственно на сферических поверхностях моноблока с радиусами кривизны r и R, где r - радиус кривизны вогнутой сферической решетки, a R=(0,8÷1,2)r.
RU2006119812/28A 2006-06-07 2006-06-07 Спектрограф RU2329476C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006119812/28A RU2329476C2 (ru) 2006-06-07 2006-06-07 Спектрограф

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006119812/28A RU2329476C2 (ru) 2006-06-07 2006-06-07 Спектрограф

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006119812A RU2006119812A (ru) 2007-12-27
RU2329476C2 true RU2329476C2 (ru) 2008-07-20

Family

ID=39018377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006119812/28A RU2329476C2 (ru) 2006-06-07 2006-06-07 Спектрограф

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2329476C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU205270U1 (ru) * 2021-04-05 2021-07-06 Михаил Геннадьевич Даниловских Мини-спектрограф для полевых измерений

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU205270U1 (ru) * 2021-04-05 2021-07-06 Михаил Геннадьевич Даниловских Мини-спектрограф для полевых измерений

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006119812A (ru) 2007-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7518722B2 (en) Multi-channel, multi-spectrum imaging spectrometer
JP5881051B2 (ja) 分光特性測定装置
US8520204B2 (en) Dyson-type imaging spectrometer having improved image quality and low distortion
JP5517621B2 (ja) 高感度スペクトル分析ユニット
US7315371B2 (en) Multi-channel spectrum analyzer
FI90289C (fi) Optinen komponentti
US7852474B2 (en) Spectral analysis unit with a diffraction grating
JP5567887B2 (ja) 分光装置
CN108051083B (zh) 一种光谱成像装置
US7385693B2 (en) Microscope apparatus
EP2724129B1 (en) Spectrograph with anamorphic beam expansion
US20080273244A1 (en) Wide field compact imaging catadioptric spectrometer
US7450230B2 (en) Multi-channel imaging spectrometer
EP3400428B1 (en) High resolution broadband monolithic spectrometer and method
JP2009121986A (ja) 分光装置
CN110501074B (zh) 高通量宽谱段高分辨率的相干色散光谱成像方法及装置
RU2329476C2 (ru) Спектрограф
CN110632058B (zh) 一种用于拉曼光谱分析的小型分光装置
WO2017212522A1 (ja) 回折格子及び分光装置
RU2332645C1 (ru) Минигабаритный гиперспектрометр на базе дифракционного полихроматора
US10837832B2 (en) Spectrometer and method for measuring the spectral characteristics thereof
Meade et al. Simultaneous High-Resolution and High-Throughput Spectrometer Design Based on Virtual Slit Technology
CN216899246U (zh) 一种基于光栅分光的透射式光谱成像仪
CN214173564U (zh) 一种基于阶梯光栅的闪电光谱成像仪
JPWO2018070469A1 (ja) 分光器、及び、それを備えた顕微鏡

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090608