[發(fā)明專利]光譜測量裝置及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107991237A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張夢;成學(xué)平;劉愛江;劉猛;李梁
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市杰普特光電股份有限公司
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/25
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司44224
• 代理人: 石佩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜探測領(lǐng)域，尤其涉及一種光譜測量裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

對于具有多層薄膜結(jié)構(gòu)的待測量樣品，在光譜測量過程中，是通過將測量光照射在待測量樣品的任一層薄膜表面進行檢測，由于測量光具有一定的發(fā)散性，且受環(huán)境因素影響，使測量過程中無法區(qū)分該薄膜表面與待測量樣品其他表面反射或者透射的光，導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)無法準確反映該薄膜表面的反射率、透射率數(shù)據(jù)或光能量數(shù)據(jù)。為解決該技術(shù)問題，出現(xiàn)了高分辨率的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(如高倍顯微鏡等)，雖然可以解決上述的問題，但成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種準確反映待測量樣品薄膜表面的反射率、透射率和光能量數(shù)據(jù)，且結(jié)構(gòu)簡單、成本低的光譜測量裝置及系統(tǒng)。

一種光譜測量裝置包括光源產(chǎn)生器，用于產(chǎn)生測量光；輸入模塊，包括拉錐光纖單元及輸入光纖；該光源產(chǎn)生器耦合于該拉錐光纖單元，該拉錐光纖單元輸出準直測量光，該輸入光纖與該拉錐光纖單元連接，用于將該準直測量光傳導(dǎo)至待測量樣品；輸出模塊，包括輸出光纖，用于收集并傳導(dǎo)經(jīng)該待測量樣品反射、透射、衍射或漫射得到的光線；及光譜測量器，與該輸出光纖連接。

上述光譜測量裝置，在實際測量中，光源產(chǎn)生器產(chǎn)生的測量光通過輸入模塊的拉錐光纖單元輸出準直測量光。當該準直測量光通過輸入光纖照射在多層薄膜結(jié)構(gòu)的待測量樣品的任一層薄膜表面上時，因準直測量光發(fā)散角度小且可以自由設(shè)定光束尺寸，測量過程中可以有效區(qū)分作用于不同薄膜表面的光束，從而使輸出模塊的輸出光纖能準確接收到來自該薄膜表面反射、透射、衍射或漫射的光，光譜測量器能準確反映該薄膜表面的反射率、透射率或光能量數(shù)據(jù)。此外，相比高分辨率的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計，該光譜測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低。

在一個實施例中，上述拉錐光纖單元包括一個拉錐光纖或多個串聯(lián)成鏈路的拉錐光纖。

在一個實施例中，上述光譜測量裝置還包括法蘭適配器，上述光源產(chǎn)生器通過該法蘭適配器耦合于上述拉錐光纖單元；或上述光源產(chǎn)生器通過熔接耦合于上述拉錐光纖單元。

在一個實施例中，上述輸入模塊還包括至少一個分束器，每一該分束器包括一個光輸入端及至少一個光輸出端；上述拉錐光纖單元包括至少一個，上述光源產(chǎn)生器耦合于該光輸入端，每一上述拉錐光纖單元對應(yīng)的一個該光輸出端與連接。

在一個實施例中，上述分束器包括多級，下一級的該分束器的上述光輸入端連接于上一級的對應(yīng)的該分束器一個上述光輸出端。

在一個實施例中，上述光源產(chǎn)生器耦合于位于第1級的上述分束器的光輸入端；每一上述拉錐光纖單元與位于第N級的對應(yīng)的上述分束器的一個上述光輸出端連接；其中，N為分束器的級數(shù)，且大于等于2。

在一個實施例中，上述輸入模塊還包括模場匹配器，該模場匹配器連接于上述分束器與上述拉錐光纖單元之間。

在一個實施例中，上述輸出模塊還包括合束器，該合束器包括至少一個測量信號輸入端和一個測量信號輸出端；上述輸出光纖包括至少一根，每一上述輸出光纖與對應(yīng)的一個該測量信號輸入端連接，該測量信號輸出端與上述光譜測量器連接。

在一個實施例中，上述光譜測量裝置還包括固定裝置，該固定裝置包括第一固定裝置、第二固定裝置及與該第一固定裝置和該第二固定裝置連接的控制裝置；該第一固定裝置包括第一固定部件、與該第一固定部件連接的第一傳動機構(gòu)，該第二固定裝置包括第二固定部件，與該第二固定部件連接的第二傳動機構(gòu)；其中，上述輸入模塊裝設(shè)于該第一固定部件，上述輸出模塊裝設(shè)于該第二固定部件，該控制裝置用于控制該第一傳動機構(gòu)及該第二傳動機構(gòu)帶動該第一固定部件及該第二固定部件移動至預(yù)設(shè)位置。

在一個實施例中，上述光譜測量器為光譜儀、光電二極管或熱敏探頭。

一種光譜測量系統(tǒng)，包括上述的光譜測量裝置，該光譜測量系統(tǒng)還包括處理器，該處理器與上述光譜測量器連接。

上述光譜測量系統(tǒng)，在實際測量中，光源產(chǎn)生器產(chǎn)生的測量光通過輸入模塊的拉錐光纖單元輸出準直測量光。當該準直測量光通過輸入光纖照射在多層薄膜結(jié)構(gòu)的待測量樣品的任一層薄膜表面上時，因準直測量光發(fā)散角度小且可以自由設(shè)定光束尺寸，測量過程中可以有效區(qū)分作用于不同薄膜表面的光束，從而使輸出模塊的輸出光纖能準確接收到來自該薄膜表面反射、透射、衍射或漫射的光，光譜測量器能準確反映該薄膜表面的反射率、透射率或光能量數(shù)據(jù)。此外，相比高分辨率的空間結(jié)構(gòu)設(shè)計，該光譜測量裝置結(jié)構(gòu)簡單、成本低。另外，通過將光譜測量器與處理器連接，可以對光譜測量器的檢測結(jié)果進行分析處理，從而得到更加精準的光譜測量值。

附圖說明