[發(fā)明專利]一種光譜儀系統(tǒng)和光譜分析方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810930403.4
• 申請(qǐng)日: 2018-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN108956469B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟憲芹;王維;譚紀(jì)風(fēng);陳小川;孟憲東;高健;王方舟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 京東方科技集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N21/01
• 分類號(hào): G01N21/01;G01N21/27
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 解婷婷;曲鵬

1.一種光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，包括：采光裝置和探測(cè)裝置，所述采光裝置包括：第一基板、設(shè)置于所述第一基板入光側(cè)的分光結(jié)構(gòu)和設(shè)置于所述第一基板出光側(cè)的濾光結(jié)構(gòu)，所述探測(cè)裝置設(shè)置于接近所述采光裝置中濾光結(jié)構(gòu)的一側(cè)，且所述采光裝置與所述探測(cè)裝置之間設(shè)置有測(cè)試通道；

所述分光結(jié)構(gòu)，用于將入射光分光為單色光后出射，照射到所述濾光結(jié)構(gòu)上；

所述濾光結(jié)構(gòu)，用于過濾所述單色光中的雜散光后出射目標(biāo)波長(zhǎng)范圍的單色光，將出射的單色光通過所述測(cè)試通道中的待測(cè)物后，照射到所述探測(cè)裝置上；

所述探測(cè)裝置，用于接收所述目標(biāo)波長(zhǎng)范圍的單色光與所述待測(cè)物發(fā)生反應(yīng)后的光學(xué)信號(hào)，所述光學(xué)信號(hào)為用于對(duì)所述待測(cè)物進(jìn)行光譜分析的光學(xué)信號(hào)；

所述分光結(jié)構(gòu)包括用于形成至少一個(gè)像素的微結(jié)構(gòu)圖形；

每個(gè)所述微結(jié)構(gòu)圖形，用于將到達(dá)本微結(jié)構(gòu)圖形的入射光，分光為多個(gè)子像素的單色光后出射；

所述濾光結(jié)構(gòu)包括與所述分光結(jié)構(gòu)分光得到的多個(gè)子像素一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)濾光單元；

所述探測(cè)裝置包括：第二基板，以及設(shè)置于所述第二基板接近所述濾光結(jié)構(gòu)的一側(cè)、且與所述多個(gè)濾光單元一一對(duì)應(yīng)的多個(gè)探測(cè)單元；

每個(gè)所述濾光單元，用于過濾照射到本濾光單元上單色光中的雜散光后，出射一個(gè)子像素的單色光；

每個(gè)所述探測(cè)單元，用于接收從對(duì)應(yīng)濾光單元出射的、且通過所述待測(cè)物的單色光。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，所述分光結(jié)構(gòu)包括所述第一基板接近入光側(cè)依次設(shè)置的波導(dǎo)層、緩沖層和金屬光柵層，所述金屬光柵層中設(shè)置有所述微結(jié)構(gòu)圖形。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述微結(jié)構(gòu)圖形中設(shè)置有多個(gè)不同周期的第一微結(jié)構(gòu)單元；

每種所述第一微結(jié)構(gòu)單元，用于將到達(dá)本第一微結(jié)構(gòu)單元的入射光，以一個(gè)子像素的準(zhǔn)直單色光出射。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述微結(jié)構(gòu)圖形中設(shè)置有多個(gè)相同周期或不同周期的第二微結(jié)構(gòu)單元，

每種所述第二微結(jié)構(gòu)單元，用于將到達(dá)本第二微結(jié)構(gòu)單元的入射光，以一個(gè)子像素的傾斜單色光出射。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，所述濾光結(jié)構(gòu)的每個(gè)所述濾光單元中設(shè)置有第三微結(jié)構(gòu)單元，且每個(gè)所述第三微結(jié)構(gòu)單元設(shè)置于對(duì)應(yīng)子像素出射的傾斜單色光照射到所述濾光結(jié)構(gòu)的區(qū)域；

每個(gè)所述第三微結(jié)構(gòu)單元，用于接收從所述對(duì)應(yīng)子像素出射的傾斜單色光，過濾所述傾斜單色光中的雜散光，并將所述傾斜單色光改變傳輸方向后準(zhǔn)直出射。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，所述微結(jié)構(gòu)圖形包括第一膜層，以及設(shè)置于所述第一膜層的第一平面外側(cè)的第二膜層和設(shè)置于所述第一膜層的第二平面外側(cè)的第三膜層，其中，所述第一膜層的第一平面和第二平面形成楔角；

每個(gè)所述微結(jié)構(gòu)圖形，用于將到達(dá)本微結(jié)構(gòu)圖形的入射光，分光為顏色呈線性變化的單色光后出射。

7.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，所述采光裝置的第一基板周圍除入光位置和出光位置之外的區(qū)域設(shè)置有阻光層，所述濾光結(jié)構(gòu)中相鄰濾光單元之間設(shè)置有阻光單元。

8.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，所述采光裝置還包括：設(shè)置于所述分光結(jié)構(gòu)入光側(cè)的光源；

所述光源，用于發(fā)出準(zhǔn)直光或非準(zhǔn)直光。

9.根據(jù)權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)所述的光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)裝置還包括：設(shè)置于每個(gè)探測(cè)單元入光側(cè)的微流通道；

每個(gè)所述微流通道，用于流入經(jīng)過所述測(cè)試通道的所述待測(cè)物，使得從對(duì)應(yīng)濾光單元出射的目標(biāo)波長(zhǎng)范圍的單色光通過本微流通道中的待測(cè)物后，照射到對(duì)應(yīng)探測(cè)單元上。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光譜儀系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述微流通道垂直于本微流通道對(duì)應(yīng)的探測(cè)單元的入光側(cè)。