[發(fā)明專利]一種光譜儀系統(tǒng)和光譜分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810930403.4
• 申請日: 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（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

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種光譜儀系統(tǒng)和光譜檢測分析方法。光譜儀系統(tǒng)包括：采光裝置和探測裝置，采光裝置包括分光結(jié)構(gòu)和濾光結(jié)構(gòu)，采光裝置與探測裝置之間設(shè)置有測試通道；分光結(jié)構(gòu)用于將入射光分光為單色光后出射，照射到濾光結(jié)構(gòu)上；濾光結(jié)構(gòu)用于過濾單色光中的雜散光后出射目標(biāo)波長范圍的單色光，將出射的單色光通過測試通道中的待測物后，照射到探測裝置上；探測裝置用于接收目標(biāo)波長范圍的單色光與待測物發(fā)生反應(yīng)后的光學(xué)信號(hào)，該光學(xué)信號(hào)為用于對待測物進(jìn)行光譜分析的光學(xué)信號(hào)。本發(fā)明實(shí)施例解決了采用傳統(tǒng)光譜儀進(jìn)行分光時(shí)存在光譜疊級(jí)串色的現(xiàn)象而影響光譜儀檢測效果的問題，以及傳統(tǒng)光譜儀中存在的偏向角問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及但不限于光電子技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種光譜儀系統(tǒng)和光譜檢測分析方法。

背景技術(shù)

隨著光電子技術(shù)的發(fā)展，采用光譜儀光電信號(hào)進(jìn)行光譜分析已成為物質(zhì)檢測的一種實(shí)施方案。

光譜儀的核心是光譜分光系統(tǒng)，根據(jù)分光原理不同，光譜儀分光系統(tǒng)可分為色散式和調(diào)制式，色散式分光系統(tǒng)例如包括棱鏡、光柵、干涉儀等，調(diào)制式分光系統(tǒng)例如包括傅里葉變換光譜儀。色散式分光系統(tǒng)中，棱鏡分光系統(tǒng)色散率低，分光性能較差；光柵分光可實(shí)現(xiàn)寬光譜測量，具有高的分辨率。在實(shí)際應(yīng)用中，可以單獨(dú)采用光柵，或者光柵和棱鏡組合的色散式分光系統(tǒng)作為光譜儀的核心構(gòu)件。然而，目前的光柵通常為大周期平面衍射光柵，存在光譜疊級(jí)串色的現(xiàn)象，即分光后得到的單色光中具有雜光，影響光譜儀的檢測效果。另外，傳統(tǒng)的光譜儀通過機(jī)械轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)狹縫位置，實(shí)現(xiàn)單色光的取出，這種取光結(jié)構(gòu)存在偏向角的問題，在一定程度上影響了檢測精度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光譜儀系統(tǒng)和光譜檢測分析方法，以解決采用傳統(tǒng)光譜儀進(jìn)行分光，由于存在光譜疊級(jí)串色的現(xiàn)象而影響光譜儀檢測效果的問題，以及傳統(tǒng)光譜儀中存在的偏向角問題。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種光譜儀系統(tǒng)，包括：采光裝置和探測裝置，所述采光裝置包括設(shè)置于第一基板入光側(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)，所述探測裝置設(shè)置于所述采光裝置接近所述濾光結(jié)構(gòu)的一側(cè)，且所述采光裝置與所述探測裝置之間設(shè)置有測試通道；

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)波長范圍的單色光，將出射的單色光通過所述測試通道中的待測物后，照射到所述探測裝置上；

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

可選地，如上所述的光譜儀系統(tǒng)中，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)子像素一一對應(yīng)的多個(gè)濾光單元；

所述探測裝置包括：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)濾光單元一一對應(yīng)的多個(gè)探測單元；

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)所述探測單元，用于接收從對應(yīng)濾光單元出射的、且通過所述待測物的單色光。

可選地，如上所述的光譜儀系統(tǒng)中，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。

可選地，如上所述的光譜儀系統(tǒng)中，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。