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申请/专利权人：厦门大学

摘要：一种全波段无空窗波长标准光源及波长标定方法，涉及波长标准光源领域。包括依次设置的宽谱光源、消色差透镜对、针孔、第一准直透镜、光学标准具、半反半透分束镜、第二准直透镜、原子谱线光源；宽谱光源结合消色差透镜对和针孔用以发射经过空间滤波的连续谱光束，该连续谱光束经过光学标准具滤波产生梳状光谱的光束，再利用半反半透分束镜将梳状光谱的光束和发射已知原子谱线的光束进行合束，以此获得梳状光谱中夹带已知原子谱线的光束。

主权项：1.一种全波段无空窗波长标准光源，其特征在于：包括依次设置的宽谱光源、消色差透镜对、针孔、第一准直透镜、光学标准具、半反半透分束镜、第二准直透镜、原子谱线光源；所述宽谱光源、消色差透镜对、针孔、第一准直透镜和光学标准具同轴设置，所述半反半透分束镜倾斜设置，所述第二准直透镜和原子谱线光源依次同轴设于半反半透分束镜的下方；所述宽谱光源用于发射连续谱的光线，所述消色差透镜对用于将宽谱光源发射出的光线再聚焦，所述针孔用于对再聚焦的光线进行空间滤波，所述第一准直透镜用于将经过针孔空间滤波的光束进行准直，所述光学标准具用于对准直光束进行梳状滤波，以使光束的光谱由连续谱变成梳状谱线；所述原子谱线光源用于发射已知波长值的原子谱线，所述第二准直透镜用于将原子谱线光束进行准直；所述半反半透分束镜用于将原子谱线光束与经过光学标准具滤波的梳状谱线光束进行合束，以获得光谱形状为梳状谱线混合原子谱线的光束。

全文数据：一种全波段无空窗波长标准光源及波长标定方法技术领域本发明涉及波长标准光源领域，尤其涉及一种全波段无空窗波长标准光源及波长标定方法。背景技术目前，用于光谱仪波长校准的标准光源通常采用带原子发射谱线的光源如氖灯、汞灯、氩灯等王鹏程等，计量学报，2007年，第28卷，第z1期，169-173页，这些标准灯源包含的谱线数量有限且分布不均，常常会在一些波段留下空窗。在使用这些原子谱线灯源进行光谱校准时，由于标准谱线数量有限且分布不均，对光谱轴上各位置的波长偏差趋势难以精确掌握，虽然在谱线位置附近可以得到较好的校准，而在离开谱线较远的地方，波长的准确性往往难以保证。要实现具有谱线数量密集且分布均匀的光源，可以通过利用具有高精细度的光学标准具的梳状滤波功能对一个宽谱光源滤光来获得熊胜军等，中国专利，CN2015102613599，经过光学标准具滤光的光源光谱呈梳齿状谱线，这些谱线的波长是法布里-珀罗标准具谐振腔的共振波长，从而可以获得一系列分布均匀且密集的谱线。然而，这些谱线的波长取决于标准具的腔长，受加工精度的影响，而且易受温度、应力等因素的影响而发生变化，因此难以成为一个恒定的波长标准光源。发明内容本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提供一种全波段无空窗波长标准光源及波长标定方法，将一个宽谱光源通过光学标准具滤出梳状谱线，再与原子谱线相结合，通过实时标定光学标准具各个梳齿谱线的波长，从而实现谱线数量密集且分布均匀的波长标准光源。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种全波段无空窗波长标准光源，包括依次设置的宽谱光源、消色差透镜对、针孔、第一准直透镜、光学标准具、半反半透分束镜、第二准直透镜、原子谱线光源；所述宽谱光源、消色差透镜对、针孔、第一准直透镜和光学标准具同轴设置，所述半反半透分束镜倾斜设置，所述第二准直透镜和原子谱线光源依次同轴设于半反半透分束镜的下方；所述宽谱光源用于发射连续谱的光线，所述消色差透镜对用于将宽谱光源发射出的光线再聚焦，所述针孔用于对再聚焦的光线进行空间滤波，所述第一准直透镜用于将经过针孔空间滤波的光束进行准直，所述光学标准具用于对准直光束进行梳状滤波，以使光束的光谱由连续谱变成梳状谱线；所述原子谱线光源用于发射已知波长值的原子谱线，所述第二准直透镜用于将原子谱线光束进行准直；所述半反半透分束镜用于将原子谱线光束与经过光学标准具滤波的梳状谱线光束进行合束，以获得光谱形状为梳状谱线混合原子谱线的光束。所述半反半透分束镜为半反半透的全波段分束镜。一种全波段无空窗波长标准光源的波长标定方法，包括以下步骤：选取两条已知波长的原子谱线，用这两条原子谱线标定与之接近的两条梳状谱线的波长，并统计该两条梳状谱线间的梳齿数量，再运用光学标准具梳状谱线频率间距严格相等的原理，计算标定各条梳状谱线的实际波长值。相对于现有技术，本发明技术方案取得的有益效果是：1、本发明运用光学标准具和半反半透分束镜将原子谱线光源和梳状谱线光源相结合构建全波段无空窗的波长标准光源，相比原子谱线标准光源，本发明的波长标准光源具有谱线数量密集、分布均匀、全波段分布的特点；使用本发明的波长标准光源可以观测光谱仪所有波长位置上的确切的波长偏移量，进而可以对全波段进行准确的校准；2、本发明的波长标准光源的谱线分布情况可以通过选择光学标准具的参数进行设计，也可以通过改变光学标准具的温度、倾斜角等改变谱线的位置和分布密度，且具备谱线实时标定功能，可满足不同类型光谱仪的校准需求；3、本发明运用光学标准具谱线分布均匀的特点，使其在拉曼光谱仪的拉曼位移校准上有独特的优势，由于光学标准具谱线的频率间距相等，因而在拉曼谱图上谱线间的拉曼位移将严格相等，结合拉曼标准样品，在未进行波长或绝对波数校正的情况下也可以对拉曼位移进行校准。附图说明图1为本发明的结构示意图；图2为本发明实施例产生的光谱结构组成示意图。附图标记：宽谱光源1，消色差透镜对2，针孔3，第一准直透镜4，光学标准具5，原子谱线光源6，第二准直透镜7，半反半透分束镜8。具体实施方式为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。如图1所示，本发明实施例包括宽谱光源1，消色差透镜对2，针孔3，第一准直透镜4，光学标准具5，原子谱线光源6，第二准直透镜7，半反半透分束镜8；所述宽谱光源、消色差透镜对、针孔、第一准直透镜和光学标准具同轴设置，所述半反半透分束镜倾斜设置，所述第二准直透镜和原子谱线光源依次同轴设于半反半透分束镜的下方。本发明的工作原理如下：宽谱光源1发出连续谱的光线，经过消色差透镜对2聚焦到针孔3上，经过针孔3空间滤波后的光束，经第一准直透镜4准直后，再入射到光学标准具5上，经过光学标准具5的梳状滤波，光束的光谱由连续谱变成梳状谱线；原子谱线光源6发射已知波长值的原子谱线，经第二准直透镜7准直后，通过半反半透分束镜8与梳状谱线光束进行合束，最终形成光谱形状为梳状谱线混合原子谱线的光束。本发明梳状谱线的波长实时标定方法如下：使用待校准的光谱仪检测本发明的标准光源，在光谱仪采集到的谱图波长范围内，谱图包括一系列的梳状谱线{λ1，λ2，λ3，…λn…}和若干条原子谱线，如图2所示，任意选择其中两条原子谱线记为λa1、λa2，并找出与该两条原子谱线最近的梳状谱线记为λn1、λn2，上述谱线代号λa1、λa2、λn1、λn2表示的波长数值均为待校准光谱仪所测的测量值；所选取的两条测量值为λa1、λa2的原子谱线的实际值为则测量值为λn1、λn2的梳状谱线的实际值可分别表示为：由于梳状谱线的频率间距严格相等，表示谱线波长的倒数的间距差值相等，因此对于谱图中的第n条任意一条测量值为λn的梳状谱线的实际值满足下式关系：其中，n1和n2分别是梳状谱线λn1和λn2的系列号；联立上述式123可推导出第n条梳状谱线的实际值为：通过上述标定方法，可以实时得出每条谱线在测量时刻的确切波长值，克服了由光学标准具的腔长精度及环境因素引起的谱线波长的不确定性，以此获得全波段无空窗的波长标准光源。本发明全波段无空窗的波长标准光源包含一系列在光谱轴上密集均匀分布的已知谱线，可对光谱仪光谱轴的所有波长位置进行准确地校正，具有广阔的应用前景，特别在拉曼光谱领域。

权利要求：1.一种全波段无空窗波长标准光源，其特征在于：包括依次设置的宽谱光源、消色差透镜对、针孔、第一准直透镜、光学标准具、半反半透分束镜、第二准直透镜、原子谱线光源；所述宽谱光源、消色差透镜对、针孔、第一准直透镜和光学标准具同轴设置，所述半反半透分束镜倾斜设置，所述第二准直透镜和原子谱线光源依次同轴设于半反半透分束镜的下方；所述宽谱光源用于发射连续谱的光线，所述消色差透镜对用于将宽谱光源发射出的光线再聚焦，所述针孔用于对再聚焦的光线进行空间滤波，所述第一准直透镜用于将经过针孔空间滤波的光束进行准直，所述光学标准具用于对准直光束进行梳状滤波，以使光束的光谱由连续谱变成梳状谱线；所述原子谱线光源用于发射已知波长值的原子谱线，所述第二准直透镜用于将原子谱线光束进行准直；所述半反半透分束镜用于将原子谱线光束与经过光学标准具滤波的梳状谱线光束进行合束，以获得光谱形状为梳状谱线混合原子谱线的光束。2.如权利要求1所述的一种全波段无空窗波长标准光源，其特征在于：所述半反半透分束镜为半反半透的全波段分束镜。3.一种权利要求1～2任一项所述的全波段无空窗波长标准光源的波长标定方法，其特征在于包括以下步骤：选取两条已知波长的原子谱线，用这两条原子谱线标定与之接近的两条梳状谱线的波长，并统计该两条梳状谱线间的梳齿数量，再运用光学标准具梳状谱线频率间距严格相等的原理，计算标定各条梳状谱线的实际波长值。

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