[发明专利]多狭缝光栅谱仪

说明书

本发明公开了一种多狭缝光栅谱仪，包括成像镜、光栅、N个狭缝、N个准直镜和N‑1个光纤面板，各个光纤面板的法线相互平行，其中，N为大于等于2的正整数；待测量的各个激光信号从各自对应的狭缝入射，经与该狭缝对应的准直镜准直后射向光栅，在该光栅上发生衍射后经成像镜聚焦为N束信号光，其中一束信号光能够直接成像在条纹相机上，其余各束信号光经对应的光纤面板后成像在条纹相机上。采用本发明提供的多狭缝光栅谱仪，结构新颖，易于实现，能够在完成测谱功能的同时，将多个波段相同的激光信号沿光谱散开方向分离，只需配合一台条纹相机，即可实现同时测多个时间分辨光谱的功能。

技术领域

本发明属于光谱测量技术领域，具体涉及一种多狭缝光栅谱仪。

背景技术

时间分辨光谱测量是指测量目标光谱随时间的演化情况，需要配合使用光谱仪、光学条纹相机。此时，条纹相机的阴极与光谱仪的像面重合，且方向平行于光谱散开的方向，最终得到的记录图像即为时间分辨光谱，一维表示光谱、另一维表示时间。但是，现在由于光谱仪的设计问题，一套“光谱仪+条纹相机”无法同时测量多个目标的时间分辨光谱，导致无法直接应用于某些场景，或者只能采用多套“光谱仪+条纹相机”的设计。解决以上问题成为当务之急。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种多狭缝光栅谱仪，能够配合一个条纹相机实现多个激光信号时间分辨光谱的同时测量。

为实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种多狭缝光栅谱仪，其要点在于：包括成像镜、光栅、N个狭缝、N个准直镜和N-1个光纤面板，各个光纤面板的法线相互平行，其中，N为大于等于2的正整数；待测量的各个激光信号从各自对应的狭缝入射，经与该狭缝对应的准直镜准直后射向光栅，在该光栅上发生衍射后经成像镜聚焦为N束信号光，其中一束信号光能够直接成像在条纹相机上，其余各束信号光经对应的光纤面板后成像在条纹相机上。

采用以上结构，使各个信号光谱在像面上沿光谱散开方向一分为N，像面包含了N个波段范围相同的信号光谱，每个信号光谱在像面上沿光谱散开方向波长单调增加或减小，并且，波长在相邻信号光谱分界处发生跳跃；从而本发明能够在完成测谱功能的同时，将多个波段相同的激光信号沿光谱散开方向分离，只需配合一台条纹相机，即可实现同时测多个时间分辨光谱的功能。

作为优选：所述N为2，易于光路的设计，能够更容易地保证两个信号光谱不会在像面处发生交叠，且光谱像的倾斜角度一致。

作为优选：所述成像镜为离轴球面镜。采用以上结构，结构简单、可靠，成本相对低廉，能够将平面光栅衍射的信号光谱聚焦成像，并保证各个信号光谱不会在像面处发生交叠，且光谱像的倾斜角度一致。

作为优选：所述准直镜为准直超环面镜。采用以上结构，能够将从狭缝入射的激光信号准直后反射到平面光栅上。

作为优选：所述光栅为平面光栅。采用以上结构，能够将激光信号衍射到离轴球面镜上。

作为优选：各个狭缝到对应准直镜的距离彼此不同，各个准直镜的面型参数及倾角也相互不同，从而保证了所述成像镜成像的各束信号光的光谱像面倾角相同，便于图像采集与处理。

作为优选：所述成像镜到各束信号光的光谱像面距离各不相同，以利于控制各束信号光的光谱成像质量。

作为优选：各个光纤面板的厚度各不相同，以补偿各信号成像距离的差异，从而使各束信号光在同一平面内成像，便于图像采集与处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明提供的多狭缝光栅谱仪，结构新颖，易于实现，能够在完成测谱功能的同时，将多个波段相同的激光信号沿光谱散开方向分离，只需配合一台条纹相机，即可实现同时测多个时间分辨光谱的功能。

附图说明