[發明專利]空間光調制器的法布里?珀羅干涉式寬譜段選頻采集裝置

在審

• 申請號: 201611041626.2
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN106596421A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 戴瓊海;高彬;張晶;邵航;范靜濤
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 張大威

技術領域

本發明涉及光譜采集技術領域，特別涉及一種空間光調制器的法布里-珀羅干涉式寬譜段選頻采集裝置。

背景技術

目前已經有很多方法可以實現光譜信號的測量，比如基于光柵分光的光譜儀，基于傅立葉變換的干涉式光譜儀，棱鏡分光的簡易光譜探測器等。所有這些技術都已發展成熟并得到廣泛應用，為成像系統提供可靠穩定的光譜信息。但上述各種方法都不能將光譜儀壓縮到很小的體積并提供可觀的譜段范圍和分辨率。比如，光柵或棱鏡分光式的光譜儀、以及邁克爾遜干涉式光譜儀，都存在所需空間較大的缺點。另外，光學元件和探測器的重量也是影響其微型化的因素。

法布里-珀羅干涉儀是由兩塊鍍有高反射率膜的平行玻璃(或石英)板和中間所夾的介質組成。基于其干涉特性，有且僅有滿足其干涉條件的波長的光可以通過法珀腔。所以此干涉儀具有天然的選頻分光作用。隨著半導體、薄膜加工技術的發展，微型化的法珀腔得到實現。對于可以探測近紅外波段的光譜儀，其紅外波段探測器的成本在總成本中占據很大比重，從而局限了其使用范圍。

發明內容

本發明旨在至少解決上述技術問題之一。

為此，本發明的目的在于提出一種空間光調制器的法布里-珀羅干涉式寬譜段選頻采集裝置，該裝置能夠完成待測樣本的光譜信息獲取，具有高分辨率、高靈敏度、結構微小、可集成度高、成本低廉的優點。

為了實現上述目的，本發明的實施例公開了一種空間光調制器的法布里-珀羅干涉式寬譜段選頻采集裝置，包括：采集光路，所述采集光路用于從待測樣本中采集預設譜段光信號；準直透鏡，所述準直透鏡用于對所述預設譜段光信號進行準直處理后，輸出平行光束；法珀腔，所述法珀腔用于對所述平行光束進行濾波，輸出預設波長的光波；光信號采集裝置，所述光信號采集裝置用于采集所述預設波長的光波，并對所述光波進行降噪后轉化為對應的光譜信號。

另外，根據本發明上述實施例的空間光調制器的法布里-珀羅干涉式寬譜段選頻采集裝置還可以具有如下附加的技術特征：

在一些示例中，所述采集光路由光纖探頭或消色差物鏡組構成，其中，所述光纖探頭的出射光或所述消色差物鏡組像方的數值孔徑與所述準直透鏡的物方數值孔徑相匹配。

在一些示例中，所述準直透鏡與所述光纖探頭的末端或與所述消色差物鏡組的后焦點保持一個焦距的距離。

在一些示例中，所述準直透鏡由單個非球面鏡或單透鏡或雙膠合透鏡或準直透鏡組或微透鏡陣列或柱面鏡構成。

在一些示例中，所述法珀腔由基底和鍍在所述基底兩側平行表面的反射膜組成，其中，所述基底由透光率高于預設透光率的介質或空氣構成，所述反射膜由介質膜或金屬膜構成。

在一些示例中，所述預設波長根據所述基底的厚度和折射率確定。

在一些示例中，所述光信號采集裝置由空間光調制器、一個會聚透鏡組成、單點探測器和光電探測器控制電路組成，其中，所述空間光調制器以預設角度放置在所述法珀腔后面，將通過法所述珀腔濾波后的所述光波反射至一角度，并在反射的出射光路上放置所述會聚透鏡，以將得到的反射光會聚到所述單點探測器上。

在一些示例中，所述空間光調制器為線陣空間光調制器或面陣空間光調制器。

在一些示例中，所述單點探測器由光電倍增管及其驅動電路組成。

在一些示例中，所述預設譜段光信號的譜段為200nm至2500nm。

根據本發明實施例的空間光調制器的法布里-珀羅干涉式寬譜段選頻采集裝置，能夠完成待測樣本的光譜信息獲取，具有高分辨率、高靈敏度、結構微小、可集成度高、成本低廉等優點，切適用范圍廣，可廣泛用于生物鑒別、化學分析、刑事偵查、環境監測、食品安全等領域。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明實施例的空間光調制器的法布里-珀羅干涉式寬譜段選頻采集裝置的結構框圖；

圖2是根據本發明一個實施例的空間光調制器的法布里-珀羅干涉式寬譜段選頻采集裝置的內部光路結構示意圖；

圖3是根據本發明一個實施例的空間光調制器的法布里-珀羅干涉式寬譜段選頻采集裝置的光路結構示意圖；以及

圖4是根據本發明一個實施例的法珀腔結構示意圖。

具體實施方式