可選波長脈衝攝譜儀的製作方法

2023-08-11 04:34:51 1

專利名稱：可選波長脈衝攝譜儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可選波長脈衝攝譜儀，更具體地來說屬於一種可用於脈衝型光 譜測量的可選特定波長的攝譜儀。
背景技術：
光譜測量目前有越來越廣泛的應用，特別是使用脈衝雷射的攝譜儀有廣泛的使 用需求。已有的光譜測量，多採用以下幾種方法或裝置1，採用傳統掃描式的光譜儀進行測量。這種測量方法由於使用了機械部件進 行光譜掃描，因此全光譜測量周期較長，測量時間為幾秒到幾分鐘。這種測量方法 使用了光電倍增管，靈敏度較高，也很精確，但不適合測量隨時間變化較快的光譜 或脈衝式的雷射光譜。2，採用CCD線陣進行光譜測量。CCD線陣可以同時測量整個光譜，光譜分 辨率較好，可以靈活調整曝光時間，設備體積小，功耗低。缺點是受CCD器件的 速度影響，無法進行高速攝譜測量。3，採用ICCD裝置的光譜測量。ICCD是一種像增強器件，可以將光譜放大， 送入後部的攝像機進行測量。由於技術的限制，ICCD的噪聲較大，且動態範圍較 低，測量脈衝雷射激發光譜有一定的限制。以上設備皆有局限性，難以適應脈衝雷射或其它快速變化光譜的測量。 發明內容本發明的目的是提供一種可選波長脈衝攝譜儀，用於測量脈衝雷射激發光譜、 快速變化的光譜以及需要高靈敏度低噪聲的場合，以彌補已有技術的不足。因此，本發明包括光譜儀和多個光電轉換器件、模數轉換電路和接口電路，其 特徵是它還包括在光譜儀光譜成像面安裝有四邊形光纖束光輸入端面，光纖束的另 一端連接有帶有小孔的板，板上另一面小孔對應的位置安裝有光電轉換器件。四邊3形光纖束，其光纖束一端緊密排列在接口板上的四邊形開口內，光纖束另一端呈開 放狀，經波長選擇的特定光纖安裝在板的小孔內。光纖在接口板內的四邊形開口中 呈階梯狀緊密排列。上述的接口板上的四邊形開口，為平行四邊形排列，非直角排 列使得每一根光纖與其它光纖在水平方向的位置均不同，使得光纖束光輸入端面在 水平方向的解析度更高。光纖束呈開放狀的一端的光纖端部，安裝有帶有把手的小 型插頭，可插入板的小孔中，光纖束呈開放狀一端的未插入板上小孔中的未用光纖 的端部，統一收納於光吸收器的入口。光纖可選用直徑為0.01mm lmra的，板上小 孔的直徑大於光纖束所用光纖直徑，差值為0. 01mm 0. 5mm，小孔帶有為膠粘劑使 用的凹陷。光電轉換器件的感光面正對於板相對於光纖安裝面的另一面。光電轉換 器件通過模數轉換電路和接口電路與外部計算機相連，完成攝譜儀的功能。由本發明構建的可選波長脈衝攝譜儀，其有益效果是解決了現有光譜儀無法同 時測量若干特定波長組成的脈衝光特徵光譜，此攝譜儀可用於現場儀器中的脈衝光 源激發光譜的測量或快速變化光譜的測量，尤其適用於各種雷射雷達、脈衝雷射熒 光測量設備和雷射測距設備等。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。 圖1，本發明的總體結構框圖 圖2，本發明的光纖排列位置立體示意圖 圖3，本發明的光纖在成像面排列方式示意圖其中1.光譜儀，2.接口板，3.光纖，4.板，5.光電轉換器件， 6.光吸收器，7.未用光纖，8.模數轉換和接口電路，9.小孔，10.把 手，11.凹陷，12.粘膠劑，13.光纖束，14.光輸入端面具體實施方式
本發明的目的是提供一種可用於脈衝型光譜測量專用的可選特定波長的攝譜 儀，以解決相關領域的技術問題。傳統光譜儀多採用CCD線陣作為光電轉換元件， 需要積分時間，無法測量脈衝光激發光譜。傳統的單光電倍增管掃描式光譜儀無法 同時獲得需要測量的若干特定光譜波長的光譜信息。本發明的實施例如圖1、圖2所示，本發明包括光譜儀(1)和多個光電轉換器件(5)、模數轉換電路和接口電路(8)，其特徵是它還包括在光譜儀(1)光譜成像 面安裝有四邊形光纖束(13)光輸入端面(14)，光纖束(13)的另一端連接有帶有 小孔(9)的板(4)，板上另一面小孔對應的位置安裝有光電轉換器件(5)。光電轉 換器件(5)可以採用光電倍增管，雪崩光電二極體，及以上兩種器件的陣列型。四邊形光纖束(13)，其光纖束(13) —端緊密排列在接口板(2)上的四邊形 開口內，光纖束(13)另一端呈開放狀，經波長選擇的特定光纖(3)安裝在板(4) 的小孔(9)內。光纖在接口板(2)內的四邊形開口中呈階梯狀緊密排列。上述的 接口板(2)上的四邊形開口，為平行四邊形排列，非直角排列使得每一根光纖與其 它光纖在水平方向的位置均不同，使得光纖束(13)光輸入端面(14)在水平方向 的解析度更高。由於光譜儀的輸出光是一個條帶狀的光帶，水平方向是光波長變化 的方向，最佳的排列方式是每根光纖之間的水平方向的位置差值是固定不變的，每 一列的最頂部光纖與其相鄰一列最底部光纖的水平方向位置差值與同一列內的水平 方向位置差值一致。排列方式可如圖3所示。接口板(2)上的四邊形開口，也可以 矩形構成，這種方式下光纖束(13)中的每一列的光纖在光輸入端面(14)均處於 同一個波長範圍內。光纖束(13)呈開放狀的一端的光纖(3)端部，安裝有把手(10)，可插入板 (4)的小孔(9)中，光纖束(13)呈開放狀一端的未插入板(4)上小孔(9)中 的未用光纖(7)的端部，統一收納於光吸收器(6)的入口。光吸收器(6)的作用 是一個光陷阱，將未用的光信號完全吸收，避免反射。把手(10)保證光纖(3)插 入小孔後插入深度正確，並有利於使用粘膠劑(12)對光纖(3)與小孔(9)凹陷 (11)之間的粘接。這種結構的特點是光纖束在光輸入端面(14)接收到光譜儀 (1)的光譜後，光纖束(13)中每一根光纖所傳送的光譜信息都是不同的，可以根 據測量需求靈活選擇光譜測量範圍。組成光纖束(13)的光纖可選用直徑為0.01mm lmm的，板(4)上小孔(9) 的直徑大於光纖束(13)所用光纖(3)直徑，差值為0. 01ram 0. 5mm，小孔(9) 帶有為膠粘劑使用的凹陷(11)。光電轉換器件(5)的感光面正對於板(4)相對於 光纖(3)安裝面的另一面。光電轉換器件(5)通過模數轉換電路和接口電路(8) 與外部計算機相連，將光譜數據存儲或顯示，完成攝譜儀的功能。上述裝置可以測量快速變化的光譜以及需要高靈敏度低噪聲的光譜，且光譜波 長可以由光纖束內的光纖靈活選擇，適合本裝置在脈衝光譜測量領域的普及。
權利要求
1.一種可選波長脈衝攝譜儀，包括光譜儀和多個光電轉換器件、模數轉換電路和接口電路，其特徵是它還包括在光譜儀光譜成像面安裝有四邊形光纖束的光輸入端面，光纖束的另一端連接有帶有小孔的板，板上另一面小孔對應的位置安裝有光電轉換器件。
2. 如權利要求1所述的四邊形光纖束，其光纖束一端緊密排列在接口板上的四邊 形開口內，光纖束另一端呈開放狀，經波長選擇的特定光纖安裝在板的小孔內。
3. 如權利要求l所述的光纖在接口板內的四邊形開口中呈階梯狀緊密排列。光纖 束呈開放狀的一端的光纖端部，安裝有帶有把手的小型插頭，可插入板的小孔中，光 纖束呈開放狀一端的未插入板上小孔中的未用光纖的端部，統一收納於光吸收器的入 □。
4. 如權利要求1所述的光纖可選用直徑為0. 01mm lmm的，板上小孔的直徑大於 光纖束所用光纖直徑，差值為0.01mm 0.5mni，小孔帶有為膠粘劑使用的凹陷。
5. 如權利要求1所述的光電轉換器件的感光面正對於板相對於光纖安裝面的另一 面。光電轉換器件通過模數轉換電路和接口電路與外部計算機相連，完成攝譜儀的功 能。
6. 如權利要求2所述的接口板上的四邊形開口，為平行四邊形排列，非直角排列 使得每一根光纖與其它光纖在水平方向的位置均不同，使得光纖束在水平方向的分辨 率更高。
全文摘要
本發明提供一種可用於脈衝型光譜測量專用的可選特定波長的攝譜儀，包括光譜儀和多個光電轉換器件、模數轉換電路和接口電路，其特徵是它還包括在光譜儀光譜成像面安裝有四邊形光纖束的光輸入端面，光纖束的另一端連接有帶有小孔的板，板上另一面小孔對應的位置安裝有光電轉換器件；四邊形光纖束，其光纖束一端緊密排列在接口板上的四邊形開口內，光纖束另一端呈開放狀，經波長選擇的特定光纖安裝在板的小孔內；小孔所在的板的另一面相對應的位置對準光電轉換器件的感光面。由本發明構建的可選波長脈衝攝譜儀，可用於現場儀器中的脈衝光源激發光譜的測量或快速變化光譜的測量，尤其試用於各種雷射雷達、脈衝雷射螢光測量設備和雷射測距設備等。
文檔編號G01J3/28GK101251419SQ20081001477
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月21日 優先權日2008年3月21日
發明者劉金濤, 姜永玲, 宋小全, 張凱臨 申請人:中國海洋大學