光谱仪狭缝设置（尺寸、安装、调试）相关问题

吴昌斌

对于狭缝的问题：
1、之前做过两个光谱仪，其中一个狭缝10um宽、像元尺寸14*14um，仿真出来的全视场光斑尺寸差不多12um~16um，原本以为能达到0.6nm的分辨率，但实际组装后的分辨率1.2nm~2nm（典型值1.6nm）。以前看到论坛里或文献中，建议狭缝宽度与像元尺寸相当（或等于、或大于像元尺寸）

2、如果狭缝到光纤端面距离的变化，应该会引起，横向/纵向发散角的变化，但一般狭缝尽可能贴合在光纤断面处（很小的距离，以保证足够的光通量），因而其横向/纵向的发散角基本上没啥影响，打到准直镜上的光斑非常接近圆形光斑

3、对于狭缝的长度，有文献中提到狭缝过长会导致光斑倾斜；很多微型光谱仪都会将狭缝宽度设置的稍大于光纤纤芯尺寸（参考滨松的微型光谱仪，有10*400um、25*250um），但当狭缝距光纤端面很近时，真正有效的狭缝长度就比实际的小一些，光束不一定充满狭缝
4、对于狭缝安装。一直存在困惑，网上有建议，用显微镜、光纤、光源，辅助将狭缝放置在光纤纤芯中心处，这个实际安装的时候，还是比较麻烦的，手容易抖，肉眼也只能相对地将狭缝设置到纤芯中心处。不知道大厂在批量生产光谱仪时，是怎么处理的。

a)  如果，按照狭缝的外形与安装平面凹型坑对准贴合封装，由于机械加工误差、狭缝的宽度尺寸很小，觉得将狭缝装好还是较难的。

b)  即使，狭缝能够位于光纤纤芯中心，但是，安装的时候，一般是把光纤法兰连接盘取下来的，安装好后再装到机壳的对应位置通过螺纹或螺栓固定，这样装上去的狭缝，在横向/纵向，有可能偏移了预设计的光轴了，即光纤输出光束的中心线偏离光学元件的中心光轴。后面，该怎么调整好光轴重合也是问题

shunywan

最后一个问题，法兰连接盘上一般狭缝都不是直接粘接上去的，我们这边法兰盘都是经过特殊设计，狭缝粘接在可以旋转的中间结构（精密机械加工保证同轴度），此时狭缝方向无所谓，光纤拧上到法兰接口上固定不动，然后将中间结构嵌在法兰接口结构上，根据你狭缝方向旋转调整，其实就是多了中间一个转换结构方便调整角度，加工一般配做，要求较高。批量生产还不太清楚

天空很蓝

shunywan 发表于 2020-5-17 17:21
最后一个问题，法兰连接盘上一般狭缝都不是直接粘接上去的，我们这边法兰盘都是经过特殊设计，狭缝粘接在可 ...

可否画个示意图给大家展示下。

吴昌斌

shunywan 发表于 2020-5-17 17:21
最后一个问题，法兰连接盘上一般狭缝都不是直接粘接上去的，我们这边法兰盘都是经过特殊设计，狭缝粘接在可 ...

首先，感谢您的经验分享
我想表达一下我的理解，不知道与您描述的是否一致：

1、这里用来粘接狭缝的可旋转中间结构，应该不是螺纹旋转的吧，不然狭缝到光纤端面的距离就难以确定了；

2、如果是套筒结构的，里面的间隙还是有一点的吧，这个地方可能是您说的加工精度来保证同轴度的问题，另外，法兰上应该有固定套筒的螺纹孔，用螺栓固定这个中间结构；

3、如何将狭缝放置在中间结构的中心轴上，这个是否就是在另外一个机构上（由法兰盘、光纤、光源构成的简易对位系统）完成狭缝的中心与中间结构的轴心重合？

4、在上面所述的已经将狭缝贴合在中间结构的光轴上后，将这个中间结构嵌套在法兰盘上时，这个地方法兰盘的中心轴与光路的中心轴，是否也会因法兰盘定位螺纹孔的尺寸公差，导致光轴偏离，这个偏差影像会不会很大，如何去较正这个光轴偏差？

5、假设狭缝、中间结构、法兰盘都是轴心与光路轴心同轴的，光纤连接在法兰盘上固定，此时旋转中心结构，并调整角度的过程中，是用手去旋转的吗，那样会不会稳定性、一致性较差；如何去评估这个狭缝的角度已经调整好了？

杜甫的小雪碧

这两天正好遇到了这个问题了，微型光谱仪的光纤入光口连带狭缝被我用其他的机械结构旋了下来，迫不得已，只能徒手自己去安装，原来他的分辨率是50pm。
安装过程也比较揪心，经验就是用眼先去找准大概位置，连接光纤，激发查看光谱分辨率变化，有能力的话最好可以利用光纤入口螺纹以后（靠近光室本体的那一侧）做一个固定件，固定件上面做一个螺丝孔，我们可以通过螺丝把调整狭缝旋转的这个精度放大，在最初始肉眼放置的地方刻画刻度线，左右按照细化的刻度线旋转光纤入光口，旋转好了以后，用胶固定。光纤的法兰盘旋紧距光室还是有一段空间的，我觉得厂家调整的时候也是应该在这个地方做文章的。以上内容仅供参考。。。。当然还有左右的角度，俯仰大的角度，。。。。这个还没想到更好的办法，估计也跟加工面的设计精度和螺纹的误差决定的。。。。。

杜甫的小雪碧

图片好像有点问题，重新传一下

杜甫的小雪碧

好吧，还有一个。。

shunywan

吴昌斌 发表于 2020-5-17 22:31
首先，感谢您的经验分享
我想表达一下我的理解，不知道与您描述的是否一致：

1、没有螺旋
2、中间转接结构非螺栓固定，胶粘工艺。同轴机械加工有种叫配做，公差可达微米级（一般1mm以下吧），主要看你测不测到。
3、狭缝在不在中间可转换成出来的效率最大，也就是光纤接入光源，功率计探头接收你从狭缝出来的光，旋转机构到你测到最大值，可以跟你模拟理论值比较
4、没有螺纹，这种情况螺纹设计都要避免，你给结构设计提要求，光轴偏差可以主要是你零件加工到位，装配基本没有什么大偏差，稍微大一点偏差可以通过效率测量发现，还可以通过电子显微镜观察测量。
5、手转，评估可以通过效率大小

shunywan

天空很蓝 发表于 2020-5-17 17:40
可否画个示意图给大家展示下。

大致示意图，具体细节没有展示，结构设计每家不一样，这个思路可以借鉴

吴昌斌

shunywan 发表于 2020-5-18 15:38
1、没有螺旋
2、中间转接结构非螺栓固定，胶粘工艺。同轴机械加工有种叫配做，公差可达微米级（一般1mm ...

1、如果这么设置，问题好像在那个法兰盘与机壳的固定上了，如果用胶水固定，估计法兰盘就很难拆卸了，如果经常拧光纤，会不会导致那个胶酥松，粘接强度下降，导致接口松动？
2、不知道这种设置，能否可更换狭缝，换不同尺寸的狭缝？