一種具有寬帶光譜的光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于材料分析的光源，更具體的說是涉及一種用于光譜分析與測量的具有寬帶光譜設(shè)計(jì)特點(diǎn)的光源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，市場上光譜分析常用的寬帶光源是氘鎢燈，即或利用反射結(jié)構(gòu)或利用透射結(jié)構(gòu)將氘燈和鎢燈所發(fā)出的光組合到一起做光譜分析測量之用。鎢燈和氘燈的光譜圖1所示(未做絕對光譜強(qiáng)度標(biāo)定)，101是鎢燈光譜，102是氘燈光譜，103是氘燈尖峰光譜656.lnm。圖1中光譜是以CCD為探測器的光譜儀測量所得。其中鎢燈光譜101中的可見光峰值在571nm至637nm之間。當(dāng)用這類鎢燈配合此類光譜儀進(jìn)行光譜測量時(shí)，如需要增加整體光源強(qiáng)度(包括紫外光、可見光和近紅外光)以增加近紅外光時(shí)，當(dāng)可見光部分強(qiáng)到一定程度時(shí)對此類光譜儀會產(chǎn)生飽和;此時(shí)光譜儀的探測器便不能正常工作。
[0003]為簡明起見，僅以具有透射結(jié)構(gòu)的氘鎢燈作為一個(gè)例子說明，如圖2所示。其設(shè)計(jì)是將鹵鎢燈201發(fā)出的光用透鏡202聚焦并通過氘燈203燈泡中的小孔光欄后與氘燈發(fā)出的光合光得到寬帶光譜204(如由荷蘭Avantes公司生產(chǎn)的一種氖媽燈寬帶光源-AvaLight-DH-S等)。由圖1中光譜便知，此類氘鎢燈存在兩個(gè)固有的問題:一是氘燈光譜(紫外光到可見光)有部分尖峰光譜(如656.lnm等)而容易使光譜儀的探測器飽和；當(dāng)飽和時(shí)光譜儀的探測器不能正常工作。雖然，有公司采用二色分光鏡濾掉大部分656.lnm尖峰光譜以避免飽和問題(如由荷蘭Avantes公司生產(chǎn)的一種氖媽燈寬帶光源-AvaLight-DH-S-BAL等)，但相對而言會增加成本，因?yàn)槎止忡R要由鍍膜工藝制作而成。二是因?yàn)镃CD或CMOS光譜響應(yīng)度在近紅外光譜段很低，所以對于以CCD或CMOS作為探測器的光譜儀，相應(yīng)近紅外光譜段的信噪比小而不利于光譜分析測量。雖然可以使用高功率鎢燈以增加近紅外光強(qiáng)度，但這會帶來新的問題如加大功耗和產(chǎn)生更多熱量等，而且在增加近紅外光時(shí)，可見光部分也會增加，當(dāng)可見光部分強(qiáng)到一定程度時(shí)對此類光譜儀會產(chǎn)生飽和;此時(shí)光譜儀的探測器便不能正常工作。
[0004]綜上可知，現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有寬帶光譜的光源，該光源具有平緩寬帶而且近紅外光幾乎加倍的寬帶光譜，包括紫外光、可見光和近紅外光，能解決寬帶光譜中氘燈光譜有如656.lnm尖峰譜以及可見光相對紫外光、近紅外光強(qiáng)度過大而容易使以CCD或CMOS作為探測器的光譜儀的飽和問題，同時(shí)能夠解決寬帶光譜中近紅外光信噪比低的問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種具有寬帶光譜的光源，包括:第一光源、短波通濾光片、第二光源、可見衰減濾光片、第三光源、長波通濾光片以及合光裝置，所述合光裝置包括三個(gè)光輸入接口以及一個(gè)光輸出接口，其中第一光源為紫外光光源，第二光源為包括紫外光、可見光與近紅外光的光源，第三光源為包括紫外光、可見光與近紅外光的光源或近紅外光光源，
[0007]所述第一光源發(fā)出的光經(jīng)過所述短波通濾光片后得到平緩的紫外光，所述平緩的紫外光耦合進(jìn)入所述合光裝置的第一個(gè)光輸入接口 ；
[0008]所述第二光源產(chǎn)生的光經(jīng)過所述可見衰減濾光片后得到可見光部分被衰減的光，所述可見光部分被衰減的光耦合進(jìn)入所述合光裝置的第二個(gè)光輸入接口；
[0009]所述第三光源產(chǎn)生的光經(jīng)過所述長波通濾光片后得到近紅外光，所述近紅外光耦合進(jìn)入所述合光裝置的第三個(gè)光輸入接口 ；
[0010]所述合光裝置將由所述三個(gè)光輸入接口進(jìn)入的光進(jìn)行合光后經(jīng)所述光輸出接口輸出包括紫外光、可見光和近紅外光的平緩寬帶光譜。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的光源，所述合光裝置包括第一個(gè)二合一Y型光纖以及第二個(gè)二合一 Y型光纖，
[0012]所述第一光源發(fā)出的光經(jīng)過所述短波通濾光片后耦合進(jìn)入所述第一個(gè)二合一Y型光纖的其中一個(gè)輸入接頭，所述第二光源產(chǎn)生的光經(jīng)過所述可見衰減濾光片后耦合進(jìn)入所述第一個(gè)二合一 Y型光纖的另一輸入接頭；
[0013]所述第一個(gè)二合一Y型光纖的輸出接頭連接所述第二個(gè)二合一 Y型光纖的其中一個(gè)輸入接頭，所述第三光源產(chǎn)生的光經(jīng)過所述長波通濾光片后耦合進(jìn)入所述第二個(gè)二合一Y型光纖的另一輸入接頭；
[0014]所述第二個(gè)二合一Y型光纖的輸出接頭輸出包括紫外光、可見光和近紅外光的平緩寬帶光譜。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的光源，所述合光裝置包括三合一光纖，三合一光纖包括三個(gè)光輸入接頭以及個(gè)光輸出接頭，
[0016]所述第一光源發(fā)出的光經(jīng)過所述短波通濾光片后耦合進(jìn)入所述三合一光纖的第一個(gè)光輸入接頭，所述第二光源產(chǎn)生的光經(jīng)過所述可見衰減濾光片后耦合進(jìn)入所述三合一光纖的第二個(gè)光輸入接頭，所述第三光源產(chǎn)生的光經(jīng)過所述長波通濾光片后耦合進(jìn)入所述三合一光纖的第三個(gè)光輸入接頭；
[0017]所述三合一光纖的光輸出接頭輸出包括紫外光、可見光和近紅外光的平緩寬帶光並P曰。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的光源，采用近紅外光多耦合、可見光及紫外光少耦合的方法，SP第三光源所用的光纖采用較大芯徑的光纖以平衡各部分的光強(qiáng)。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的光源，所述光纖為分叉或分劈式。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的光源，所述光與光纖接頭的輸入或輸出耦合為直接耦合或用透鏡親合。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型的光源，所述合光裝置包括第一合光片、第二合光片、第一反射鏡以及第二反射鏡，
[0022]所述第一光源發(fā)出的光經(jīng)過所述短波通濾光片后經(jīng)所述第一反射鏡反射到達(dá)所述第二合光片；
[0023]所述第二光源產(chǎn)生的光經(jīng)過所述可見衰減濾光片后進(jìn)入第一合光片，所述第三光源產(chǎn)生的光經(jīng)過所述長波通濾光片后經(jīng)所述第二反射鏡反射進(jìn)入所述第一合光片，所述第一合光片將所述第二光源和第三光源產(chǎn)生的光進(jìn)行合光后輸出至所述第二合光片；
[0024]所述第二合光片將由所述第一合光片輸出的光與所述第一光源產(chǎn)生的光合光后輸出包括紫外光、可見光和近紅外光的平緩寬帶光譜。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型的光源，所述第二光源以及所述第三光源的輸出光強(qiáng)通過調(diào)節(jié)其驅(qū)動電流進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的光源，所述第一光源、第二光源和第三光源的光輸出接口還設(shè)置有用于平衡光強(qiáng)的中性光衰減片。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型的光源，所述第一光源為氘燈、氫燈或氙燈，所述第二光源為鎢燈或氙燈，所述第三光源為鎢燈或氙燈。本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題之一是針對寬帶光譜光源中氘燈光譜(紫外光到可見光)有位于可見光內(nèi)的尖峰，如656.lnm而容易使光譜儀的探測器飽和的問題，而提出的濾掉其可見光的設(shè)計(jì)方案。
[0028]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出的截?cái)嗉夥骞庾V部分的設(shè)計(jì)，即用短波通濾光片將紫外光光源的包含656.lnm尖峰的可見光濾掉得到平緩的紫外光譜，再將此平緩紫外光和第二光源光譜產(chǎn)生的紫外光、可見光與近紅外光，以及第三光源產(chǎn)生的近紅外光譜合并即可得平緩寬帶而且近紅外光幾乎加倍的寬帶光譜，包括紫外光、可見光和近紅外光。
[0029]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題之二是針對以CCD或CMOS作為探測器的光譜儀，寬帶光譜光源中可見光相對紫外光、近紅外光強(qiáng)度過大而容易使以CCD或CMOS作為探測器的光譜儀飽和的問題而提出的用衰減濾光片衰減可見光的設(shè)計(jì)方案。
[0030]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出的用可見衰減濾光片將第二光源光譜中紫外光和可見光部分減少以平衡其與紫外光和近紅外光的相對強(qiáng)度。當(dāng)增加整體光源強(qiáng)度包括紫外光、可見光和近紅外光時(shí)，可見光部分不會對以CCD或CMOS作為探測器的光譜儀飽和。
[0031]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題之三是針對以CCD或CMOS作為探測器的光譜儀，紅外譜響應(yīng)度低，相應(yīng)的信噪比小不利于光譜分析測量的問題而提出的雙鎢燈近紅外光疊加設(shè)計(jì)方案。
[0032]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出的采用第二光源和第三光源的近紅外光疊加設(shè)計(jì)以加大近紅外譜部分而提高其信噪比，即用長波通濾光片將第三光源的紫外光和可見光濾掉得近紅外光譜。再將第一光源產(chǎn)生的平緩紫外光和第二光源產(chǎn)生的紫外光、可見光與近紅外光，以及第三光源產(chǎn)生的近紅外光合光即可得平緩寬帶而且近紅外光幾乎加倍的寬帶光譜，包括紫外光、可見光和近紅外光。
[0033]本實(shí)用新型的整體技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面。
[0034](— )在本實(shí)用新型中，本實(shí)用新型要