[发明专利]一种波长定标仪

说明书

技术领域

本发明涉及光谱技术领域，具体地，涉及一种应用于光谱仪器波长定标的波长定标仪，该波长定标仪利用波导结构梳状滤波器对宽光谱入射光进行调制，获得等间隔的梳状特征峰，进行波长定标。

背景技术

光谱仪器是光学检测与光学分析行业中一种重要的工具。光谱仪器的波长(或波数)的准确性、分辨率、信噪比等参数指标是衡量光谱仪器品质的主要方面，其中，光谱仪波长的准确性在很大程度上影响着光谱检测的正确性。所以在光谱仪器在出厂之前和使用一段时间后，都需要进行精准的波长定标或校正。

目前，波长定标的方法主要是选择在工作波长范围内具有较多特征峰的光源，如汞氩灯、氖灯等；或者采用具有特征吸收的标准物质，如氧化钬溶液、钬玻璃等，获得足够多的特征波长数据后，采取最小二乘法多项式拟合等算法进一步得到波长与CCD探测器像元或者波长与波长扫描机构的参数(如丝杆位置或光栅角度等)的对应关系。为了提高定标的准确性，定标需要有足够多的标准特征峰与CCD像元关系的数据点，通常上述特征光源或标准物质的方式在有些光谱范围特征峰数据很有限，谱峰位置分布不均匀，造成定标精度不够高。有的改进的定标方法是利用单色仪输出固定波长的准单色光，逐点来完成定标的，需要增加单色仪设备，定标扫描等操作需要时间较长。此外由于定标时间较长，定标系统的参数可能随时间会有所改变，降低了光谱定标数据的可靠性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种高精度、快速的定标仪，即采用常规的宽光谱光源，利用光波导器件的滤波特性获得一系列特征峰或谷，以一台标准光谱仪为对照，进而对待定标的光谱仪进行快速定标，应用光波导滤波器对常规宽光谱光源进行滤波可获得梳状特征的光谱，该光谱具有谱峰数目多、分布均匀、峰值明显等特点，梳状谱图中的谱峰间距相等，间隔容易调节，利用这些谱峰来定标，采样数据点多而且分布均匀，能够获得更高的定标精度，而且具有定标操作简单、效率高、稳定性好等特点，能同时对多台仪器进行定标，大大降低光谱仪生产的成本，节约时间。

为实现以上目的，本发明提供一种波长定标仪，包括光源、准直透镜、波导滤波器、耦合透镜、分光光纤、标准光谱仪、待定标光谱仪和计算机，其中：所述光源发出的光经过所述准直透镜准直后变成平行光，然后以一定的角度入射所述波导滤波器，经过所述波导滤波器滤波后，从波导滤波器的表面或端面出射的光经过所述耦合透镜聚焦后耦合进入所述分光光纤的输入端，所述分光光纤具有多个输出端，其中的一个输出端接入标准光谱仪、另外的几个输出端接入一台或多台待定标光谱仪，获得各个待定标光谱仪CCD像元或波长扫描机构的参数(或丝杆位置或光栅角度等)与波长(或波数)的对应关系的数据并传给所述计算机，所述计算机对数据进行定标处理，得出定标参数回传给各待定标光谱仪作为定标数据写入定标程序，完成快速准确定标。

优选地，所述的定标仪根据待定标光谱仪的光谱范围和波长定标所需的数据量，确定波导滤波器的材料和参数，使得波导滤波器在待定标光谱仪的光谱范围具有良好的梳状特性。

优选地，入射角变化范围从0到45度。

优选地，所述的波导滤波器由镀有金属膜层的棱镜和平板玻璃，以及设置在它们之间的中间隔层构成，也可以由镀有金属膜层的两块平板玻璃和设置在这两块平板玻璃之间的中间隔层构成，中间隔层的作用是在两个金属膜层之间形成一个平行的波导腔层。

更优选地，所述波导腔层的平行度小于5′。

更优选地，所述的波导腔内可以是空气，或者其他气体或液体或固体物质。

优选地，所述的光源为具有一定光谱带宽的宽光谱灯源，如卤钨灯、氙灯、氘灯、氢灯、LED，所述光源具体根据待定标光谱仪的测量光谱范围进行选择。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明克服了现有技术采用标准光源或标准物质进行波长定标时因发射或吸收峰个数少、分布不均匀等不足，只需要采用普通的连续宽光谱光源，经过波导滤波器获得梳状特征光谱，梳状特征光谱峰数目多、分布均匀；而且可通过改变入射角或填充物质改变峰位和分布获得足够多均匀分布的光谱峰数据，从而提高波长定标的精度；此外，通过分光光纤可同时进行多台光谱仪的波长定标，大大减少了定标时间，提高了效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的波导滤波器结构示意图，其中(a)、(b)、(c)分别为三种不同结构的波导滤波器；