基於彈光效應的光譜測量裝置製造方法
2023-07-27 18:43:21 3
基於彈光效應的光譜測量裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於彈光效應的光譜測量裝置，屬於光學測量【技術領域】。該裝置包括沿入射光依次設置的第一偏振片、光彈性材料、第二偏振片、光探測器，以及可對所述光彈性材料施加一系列不同壓力的施壓裝置，第一偏振片的偏振方向與所述光彈性材料的光軸方向既不平行也不垂直。本實用新型還公開了一種基於彈光效應的光譜測量方法，利用彈光效應改變在介質中所傳播入射光的折射率，使得光彈性材料在相同的外力下，不同波長的光通過光彈性材料後兩束雙折射光之間的相位差不同，結合偏振片從而達到改變出射光強的目的；通過測量不同外力下的光強度，並求解線性方程組獲得待測入射光的頻譜。本實用新型具有成本較低、解析度高、測量範圍寬等優點。
【專利說明】基於彈光效應的光譜測量裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光譜測量裝置，尤其涉及一種基於彈光效應的光譜測量裝置，屬於光學測量【技術領域】。
【背景技術】
[0002]光譜儀是研究、測定光輻射的波長、強度特性及其變化規律的光學儀器。它應用光的色散原理、衍射原理或光學調製原理，將不同波長的光輻射按照一定的規律分開，形成光譜，配合一系列光學、精密機械、電子和計算機系統，實現對光輻射的波長和強度的精密測定和研究。光譜儀具有分析精度高、測量範圍大、速度快等優點，如今它的應用領域已經越來越廣泛，如在天文觀測、生物研究、醫學及醫藥研究、國防、石油化工等。由於其重要的科研價值，光譜儀更加受到人們的關注，它已成為現代科學儀器的中重要的一個組成部分。(參見文獻[李全臣，蔣月娟。光譜儀器原理[M]，北京；北京理工大學出版社，1999])。
[0003]然而，隨著科學技術的迅猛發展，對光譜儀提出了更高的要求。特別是在如地質礦產勘探、微流控和星載分析等一些特殊場合，需要光譜儀能抗振動幹擾能力強、光譜測量解析度高、測量的波長範圍大、功耗小和能夠快速、實時、直觀地獲取光譜信號，顯然，傳統的光譜儀器很難同時達到上述要求。譬如目前商用傅立葉變換光譜儀不僅體積較大、對振動敏感、測量範圍主要在紅外波段，而且其解析度受動鏡移動範圍影響，因此不適於野外等特殊環境測量；而光柵光譜儀解析度不高，價格也不菲(參見文獻[YangJae—chang， et al.Micro-electro-mechanical-systems-based infrared spectrometercomposed of mult1-slit grating and bolometer array, Jap.J.0f App1.Phys.47 (8) ,6943-6948 (2008) ])o
[0004]因此，對於光譜儀來說，要求其能夠降低成本，性能上能夠達到較高的光譜解析度，結構簡單並且易於製作，用現有的技術很難實現。
實用新型內容
[0005]本實用新型所要解決的技術問題在於克服現有技術所存在的成本較高、製作困難、對振動敏感、解析度不高、光譜測量範圍較窄等技術問題，提供一種基於彈光效應的光譜測量裝置。
[0006]本實用新型基於彈光效應的光譜測量裝置，包括沿入射光依次設置的第一偏振片、光彈性材料、第二偏振片、光探測器，以及可對所述光彈性材料施加一系列不同壓力的施壓裝置，第一偏振片的偏振方向與所述光彈性材料的光軸方向既不平行也不垂直。
[0007]進一步地，所述光譜測量裝置還包括設置於第一偏振片之前的光學準直裝置。
[0008]優選地，所述光學準直裝置包括兩個共焦的透鏡，以及設置於所述兩個透鏡之間共同焦點處的小孔光闌。
[0009]進一步地，所述光譜測量裝置還包括與所述光探測器信號連接的計算處理單元。從而可根據光探測器的測量結果自動實現光譜復原及結果輸出。[0010]優選地，所述計算處理單元與所述施壓裝置的控制端連接，可對施壓裝置所施加的壓力進行控制。
[0011]本實用新型基於彈光效應的光譜測量方法，使用以上任一技術方案所述光譜測量裝置，該方法包括以下步驟:
[0012]步驟1、將所述光探測器所能探測的波長範圍等分為/7個波長間隔為Λ A的波長段，/7為大於I的整數，各波長段的中心波長為』7，;
[0013]步驟2、令待測入射光依次通過第一偏振片、光彈性材料、第二偏振片，並通過所述施壓裝置施加/7個不同的壓力，用這個壓力下所述光探測器所探測到的值分別減去環境噪聲後，得到一組數值，記為4，I2,…In'
[0014]步驟3、通過求解以下方程組得到待測入射光中各波長分量』7，?的大小/U,)，ι{λ2),-ι{λη):
[0015]
【權利要求】
1.基於彈光效應的光譜測量裝置，其特徵在於，包括沿入射光依次設置的第一偏振片、光彈性材料、第二偏振片、光探測器，以及可對所述光彈性材料施加一系列不同壓力的施壓裝置，第一偏振片的偏振方向與所述光彈性材料的光軸方向既不平行也不垂直。
2.如權利要求1所述基於彈光效應的光譜測量裝置，其特徵在於，還包括設置於第一偏振片之前的光學準直裝置。
3.如權利要求2所述基於彈光效應的光譜測量裝置，其特徵在於，所述光學準直裝置包括兩個共焦的透鏡，以及設置於所述兩個透鏡之間共同焦點處的小孔光闌。
4.如權利要求1所述基於彈光效應的光譜測量裝置，其特徵在於，還包括與所述光探測器信號連接的計算處理單元。
5.如權利要求4所述基於彈光效應的光譜測量裝置，其特徵在於，所述計算處理單元與所述施壓裝置的控制端連接，可對施壓裝置所施加的壓力進行控制。
【文檔編號】G01J3/45GK203719771SQ201420001690
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月3日 優先權日:2014年1月3日
【發明者】許超, 楊濤, 何浩培, 李興鰲, 周馨慧, 儀明東, 王義成, 黃維 申請人:南京郵電大學