[發明專利]一種多光譜調制輸出光源裝置

有效

• 申請號: 201911166124.6
• 申請日: 2019-11-25
• 公開（公告）號: CN111007006B
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 陳碩;路交;任月天
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉

本發明屬于光學領域，公開了一種多光譜調制輸出光源裝置，包括分光模塊、控制模塊和光耦合模塊。其中，分光模塊包括透鏡A、光柵、透鏡B及數字微鏡器件，用于將復合光分光，且將不同波長的光聚焦在數字微鏡器件的不同的微鏡單元上；控制模塊包括控制板卡及計算機，用于實現波長的編碼；光耦合模塊包括透鏡及光纖，用于耦合多光譜調制光的輸出。該方法主要通過控制數字微鏡器件上各微鏡單元的角度反射指定波長的光，從而實現任意單個波長及組合波長的輸出。該裝置的光譜透過率切換速度快且切換過程操作簡單，可通過編程來控制指定的輸出波長及其輸出時間，可有效解決傳統光源無法實現任意光譜組合輸出的問題。

技術領域

本發明屬于光學領域，涉及一種多光譜調制輸出光源裝置。

背景技術

在光學檢測領域中，由于不同樣本對不同波長的光具有選擇性吸收、散射和反射效果，為了對不同樣本進行準確地檢測，通常需要將檢測設備的光源切換至不同波長下進行探測。目前，實現不同波長輸出的光源裝置主要通過單色儀或濾光片轉輪等方式實現。單色儀利用棱鏡或光柵等色散元件將復色光分光，并利用狹縫選擇指定波長的光。濾光片轉輪通過載有不同的光譜透過率的濾光片，進而選擇并輸出復色光源中指定波長的光。然而，這些方法通常一次性只能輸出單一波長，無法實現組合光譜的輸出。

發明內容

針對目前現有技術中存在的不足，本發明提供了一種多光譜調制輸出光源裝置。該方法通過控數字微鏡器件上各微鏡單元的角度，不僅可以實現單一波長輸出，還可進行任意光譜組合的輸出，從而可針對復雜樣本實現更為清晰、準確的檢測。

本發明的具體技術方案為：一種多光譜調制輸出光源裝置，包括分光模塊、控制模塊和光耦合模塊；其中，分光模塊包括透鏡A、光柵、透鏡B及數字微鏡器件，用于將復合光分光；控制模塊包括控制板卡及計算機，用于實現波長編碼；光耦合模塊包括透鏡組和光纖，用于耦合多光譜調制光的輸出；

所述的分光模塊，其特征在于，復合光光源經透鏡A變為平行光束，經光柵將復色光分光后，由透鏡B將不同波長的光匯聚至數字微鏡器件不同的微鏡單元上；其中，數字微鏡器件位于透鏡B的一側焦平面上；

所述的控制模塊，其特征在于，控制板卡及計算機用于控制數字微鏡器件上各微鏡單元的方向及持續時間，將指定波長的光在指定時間內反射至后續光耦合模塊中；其中，數字微鏡器件的各微鏡單元可被控制處于“開”或“關”狀態，控制模塊通過控制指定波長所對應的微鏡單元處于“開”狀態及持續時間，其它微鏡單元處于“關”狀態，從而實現多光譜調制。

所述的光耦合模塊，經數字微鏡器件調制后的光，通過透鏡組匯聚并耦合進光纖中，實現多光譜調制光的輸出。

上述透鏡組包括兩個或兩個以上的凸透鏡。

所述的一種多光譜調制輸出光源裝置，通過調整入射光角度、光柵刻線密度、透鏡B(4)焦距及數字微鏡器件橫向工作長度控制其工作波長范圍。當入射光角度為θ_i，設定的最小工作波長為W_min時，最大工作波長為W_max可根據公式(1)獲得，

其中，α為光柵刻線密度，F為透鏡焦距，數字微鏡器件的橫向工作長度L。

所述的一種多光譜調制輸出光源裝置，用于控制某一波長為W_i的光所對應的微鏡單元序數N_i根據公式(2)獲得，

其中，表示向下取整，α為光柵刻線密度，F為透鏡焦距，d為單個微鏡單元的橫向工作長度，θ_i為入射光角度。

本發明的有益效果為：提供了一種多光譜調制輸出光源裝置，數字微鏡器件通過控制不同位置各個微鏡單元的角度，可以任意調節光譜透過率，進而實現多光譜調制光的輸出。該裝置還具有光譜透過率切換速度快、切換過程操作簡單等優點。

附圖說明