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無錫光譜儀的微小型化


  無錫光譜儀的微小型化
      微光學、微電子、微機械的結合產生出一類新的應用范圍很廣的器件——微型光機電系統(MOEMS),它也是機、電、光、磁、化學、傳感技術等多種技術的綜合。MOEMS日益成為新的光學工具,已經對許多基于光學的儀器顯示出應用前景。作為MOEMS的一種,微型具有許多大型無錫光譜儀所不具備的優點,如重量輕、體積小、探測速度快、使用方便、可集成化、可批量制造以及成本低廉等,像普通光譜儀一樣微型光譜儀有著巨大的應用市場,可以應用在實驗室化學分析、臨床醫學檢驗、工業監測、航空航天遙感等領域,因而引起了人們廣泛的興趣。微型光譜儀的實現可以應用多種技術,目前常用的方法包括:采用新型濾光技術制作微型光譜儀;利用光纖的化學傳感性制成光纖探針進行光譜分析;使用微細加工制作集成式微型等。

采用新型濾光技術的微型光譜儀
  聲光可調濾光片(AOTF)是一種微型窄帶可調濾光片,是無錫光譜儀微型化的一個發展方向,它通過改變施加在某種晶體上的射頻頻率來改變通過濾光片的光波長,而通過AOTF光的強度可利用改變射頻的功率進行精密、快速的調節。它的分辨率很高,目前可以達到0.0125nm,沒有可動部件,波長調節速度快、靈活性高。這種基于AOTF的反射型近紅外微型光譜儀主要造用于航天領域,使用發光二極管(LED)陣列作為光源,光纖作為光波傳輸介質,該光譜儀重量<250克,尺寸小9.2×5.4×3.2cm,超快速(4000波長/秒),高可靠性并經過美國國防核子局的防輻射測試。研制的線性楔形光譜儀(磚利產品),是由一個微小模狀濾光片和一個陣列檢測器組成,可以對多個光譜頻帶進行檢測。模形光譜儀內有一個模形的多層薄膜介電材料構成的干擾濾光片,濾光片與兩維檢測器緊臨,這樣根據濾光片在不同位置的帶通,每一列檢測器可以接收不同光譜波段的能量,所以單獨一個模形光譜儀可以覆蓋很寬的光譜范圍。模形光譜儀的光譜范圍受到濾光片、探測器材料特性的限制,還需要使用多種阻擋濾光片。工作光譜范圍分布在可見光和近紅外區(從400nm到1030nm)。該無錫光譜儀在實驗中還獲得了線性色散率,色散率與點帶寬無關,而且濾光片可以根據檢測器陣列設計成不同的幾何形狀。

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