[发明专利]一种用于拉曼光谱探测的扩视场空间外差干涉仪光学系统

说明书

本发明提供一种用于拉曼光谱探测的扩视场空间外差干涉仪光学系统，解决现有拉曼光谱仪小狭缝设计限制进入光谱仪通光量、探测灵敏度和光谱范围的问题。该系统包括沿光路依次设的前置准直镜头、空间外差干涉仪、条纹成像镜头和光电探测器；前置准直镜头将入射激发光以平行光形式传输至空间外差干涉仪；空间外差干仪将平行光在定域面处形成干涉图，条纹成像镜头将干涉图成像在光电探测器上，空间外差干仪包括滤光片、分束器、第一视场展宽棱镜、第二视场展宽棱镜、第一光栅和第二光栅；分束器设在前置准直镜头出射光路上；第一光栅与第一视场展宽棱镜形成第一光学单元、第二光栅与第二视场展宽棱镜形成第二光学单元分别位于分束器两路出射光路中。

技术领域

本发明涉及光谱探测技术，具体涉及一种用于拉曼光谱探测的扩视场空间外差干涉仪光学系统。

背景技术

拉曼光谱技术是一种基于拉曼效应的光谱检验技术，利用激光照射待测样品，收集并分析样品产生的拉曼散射光，实现对样品的定性分析和定理测量，具有准确、无损、高效、特征峰明显、重现性好以及无需样品制备等特点。

目前常用的拉曼光谱仪，多采用无动件的光栅光谱仪。这类光谱仪需要较小的狭缝以获得较高的光谱分辨率，这种小狭缝设计将限制进入光谱仪的通光量，限制系统的探测灵敏度，并限制系统的光谱范围。

发明内容

为了解决现有拉曼光谱仪需要较小的狭缝，以获得较高的光谱分辨率，而小狭缝设计限制进入光谱仪通光量、系统探测灵敏度和光谱范围的技术问题，本发明提供了一种用于拉曼光谱探测的扩视场空间外差干涉仪光学系统。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种用于拉曼光谱探测的扩视场空间外差干涉仪光学系统，其特殊之处在于：包括沿光路依次设置的前置准直镜头、空间外差干涉仪、条纹成像镜头和光电探测器；

所述前置准直镜头用于将入射的激发光以平行光形式传输至空间外差干涉仪；

所述空间外差干涉仪用于将入射的平行光在定域面处形成干涉图，其包括滤光片、分束器、第一视场展宽棱镜、第二视场展宽棱镜、第一光栅和第二光栅；

所述滤光片、分束器依次设置在前置准直镜头的出射光路上；

所述第一光栅与第一视场展宽棱镜的后表面平行，二者形成第一光学单元；

所述第二光栅与第二视场展宽棱镜的后表面平行，二者形成第二光学单元；第一光学单元和第二光学单元分别位于分束器的两路出射光路中；

所述条纹成像镜头用于将形成的干涉图成像在光电探测器上。

进一步地，所述激发光的波长为532nm；

所述第一视场展宽棱镜和第二视场展宽棱镜为相同的棱镜，顶角为3.02°；

所述第一光栅和第二光栅的刻线密度均为150gr/mm，闪耀角为2.33°。

进一步地，所述条纹成像镜头为全对称结构，包括沿光路依次同轴设置的第一镜组单元、孔径光阑和第二镜组单元；

所述第一镜组单元包括沿光路依次同轴设置的第一成像透镜、第二成像透镜、胶合镜组，第一成像透镜为双凸正透镜，第二成像透镜为朝向物方凸的弯月正透镜；

所述胶合镜组由第三成像透镜和第四成像透镜胶合而成，第三成像透镜为一个双凸正透镜，第四成像透镜为一个双凹负透镜；所述第二镜组单元和第一镜组单元结构相同，且关于孔径光阑镜像对称。

进一步地，所述前置准直镜头在滤光片处的通光直径为26mm±0.1mm；

所述滤光片与分束器的间隔为15mm±0.1mm；

所述条纹成像镜头与分束器的间隔为12mm±0.04mm；