[發明專利]角分辨微納光譜分析裝置

有效

• 申請號: 201410057831.2
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN103884659A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 王永進;方曉靜;賀樹敏;馮姣;朱剛毅;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01N21/25
• 分類號: G01N21/25
• 代理公司: 江蘇愛信律師事務所 32241
• 代理人: 劉琦

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技術領域

本發明屬于成像技術領域，涉及一種角分辨微納光譜分析系統。

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背景技術

近年來，由于光子晶體廣闊的應用前景，使其理論研究及實際應用得到了迅速發展，這一領域已經成為當今世界范圍內研究的熱點。光子晶體的周期性結構，由于布拉格散射的影響，在其中的傳播的光就會受到調制形成能帶結構，能夠在微納尺度上對光子的傳輸狀態進行有效的控制。隨著技術的發展，制作工藝的提高，一系列新型微納光子器件被制作出來，具有更低的損耗，更小的體積，增強了光與物質的相互作用。

表征微納光子晶體最常用的技術是光譜學。光譜學是光學的一個分支學科，研究各種物質的光譜的產生及光與物質之間的相互作用。光譜是電磁輻射按照波長的有序排列，根據實驗條件的不同，各個輻射波長都具有各自的特征強度。通過光譜的研究，人們可以得到物質結構的知識。

在光譜學的各種應用技術中，垂直入射和斜入射（角分辨）反射或者透射是研究微納光子晶體特征最常用的技術。反射和透射測量能夠揭示光在系統中的傳播途徑。在測量特定結構微納光子晶體的色散關系時，角分辨光譜學是最直接的方法。

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發明內容

技術問題：本發明提供一種利用角分辨反射和透射方法測量微納光子晶體，更為有效和精確的角分辨微納光譜分析裝置。???????

技術方案：本發明的角分辨微納光譜分析裝置，包括入射光路、與入射光路的出射方向對準的樣品臺、用于接收微納光子晶體樣品的透射光并檢測透射角分辨光譜信息的透射光路、用于接收微納光子晶體樣品的反射光并檢測反射角分辨光譜信息的反射光路；

入射光路包括依次設置的光纖裝置、準直物鏡、第一光闌、線性偏振片、可移除凸透鏡、分光片、第一物鏡，分光片的反射面面向第一物鏡并與光路反射方向45°設置，第一物鏡的出射方向對準放置和調整樣品的樣品臺，分光片和第一物鏡同時是反射光路的組成部分；

反射光路包括第一物鏡、分光片、沿分光片的反射方向依次設置的第一凸透鏡、第二光闌、第一反光鏡、第二凸透鏡、第一可移除反光鏡和第一光譜儀，以及沿第一可移除反光鏡的反射方向依次設置的第三凸透鏡和第一CCD成像裝置，第一反光鏡與光路入射方向45°設置，第一可移除反光鏡的反射面與光路入射方向45°設置，第一物鏡的后焦面與第一凸透鏡的光程等于第一凸透鏡的焦距f9，第一凸透鏡的焦點落在第二光闌上，第二光闌和第二凸透鏡的光程等于第二凸透鏡的焦距f12，第一光譜儀的光纖探測頭在第一電機的控制下能夠垂直于入射光線軸線運動，實現接收不同角度樣品的傅里葉信息；

透射光路包括依次設置的第二物鏡、第四凸透鏡、第二反光鏡、第三光闌、第五凸透鏡、第二可移除反光鏡、第六凸透鏡、第二CCD成像裝置，以及沿第二可移除反光鏡的反射方向設置的第二光譜儀，第二反光鏡與光路入射方向45°設置，第二可移除反光鏡的反射面與光路入射方向45°設置，第二物鏡的后焦面與第四凸透鏡的光程等于第四凸透鏡的焦距f19，第四凸透鏡與第三光闌的光程等于第四凸透鏡的焦距，第五凸透鏡的焦點落在第三光闌上，第二光譜儀的光纖探測頭在第二電機的控制下能夠垂直于入射光線軸線運動，實現接收不同角度樣品的傅里葉信息。

有益效果：本發明與現有技術相比，具有以下優點：??????

本發明通過在入射光路中加入不同放大倍數的準直物鏡和第一物鏡來改變光斑大小，準直物鏡起到準直光線作用，第一物鏡起到聚焦的作用，準直物鏡和第一物鏡放大倍數的比例為光斑的放大倍數。可根據樣品的大小，通過改變準直物鏡和第一物鏡放大倍數的比例，改變光斑的大小。

本發明在反射光路和透射光路接收端加入電機，并通過LabVIEW程序控制電機移動光纖探測器垂直于光路軸線運動，不同位置可得到不同角度的傅里葉信息，通過光譜儀顯示不同角度下的樣品傅里葉信息，通過分析可得到樣品的反射和透射特性。

本發明通過在入射光路加入偏振片，使入射到樣品的光為偏振光，有些微納光子晶體對偏振光非常敏感，可用于偏振光下微納光子晶體的表征。

本發明在反射光路加入可移除反光鏡，能夠使CCD成像裝置和光纖探測器裝置相互切換，使用可移除反光鏡時，探測器裝置被屏蔽，CCD成像裝置用于拍攝樣品實像，移除反光鏡時，CCD成像裝置被屏蔽，探測器裝置用于檢測樣品角分辨反射傅里葉信息，減少了使用分光片造成的光通量損失，提高了信噪比。