[发明专利]色散装置和光谱仪

权利要求书

1.一种色散装置，其特征在于，包括：

光学基板，其配置为传输光；

多个准直的光源，其设置在所述光学基板的一侧上；

多个光栅，其与多个所述准直的光源一一对应地设置在所述光学基板的所述一侧的表面上，被配置为分别对来自相应准直的光源的光的不同波段进行色散，使得色散光束中的所有目标波长光的一级衍射波的衍射角都小于光学基板与空气之间的全反射角；

出光口，其与所述准直的光源对应地设置在所述光学基板的另一侧的表面上，被配置为取出所述色散光束中的所有目标波长光的一级衍射波，其中，所述光学基板的所述另一侧上目标波长光的出光口设有半波长的光栅结构；

第二黑矩阵，其与所述光栅一一对应地设置在所述光学基板的所述另一侧上，所述第二黑矩阵至少覆盖所述光栅的中心在所述光学基板上的正投影所在点至所述出光口靠近所述光源一端的范围。

2.如权利要求1所述的色散装置，其特征在于，

所述光学基板的厚度t与所有目标波长光的一级衍射角的最大角度和最小角度的距离ΔD满足以下公式：ΔD＝(tanθ_d-max-tanθ_d-min)*t，其中，θ_d-max为所有目标波长光的一级衍射角的最大角度，θ_d-min为所有目标波长光的一级衍射角的最小角度，ΔD为所述出光口的宽度。

3.如权利要求2所述的色散装置，其特征在于，所述色散装置包括：

设置在各个光源的两侧的第一黑矩阵，所述第一黑矩阵的宽度w1为:

w1＝2*tanθ_d-max*t。

4.如权利要求1所述的色散装置，其特征在于，

所述第二黑矩阵的中心与所述光栅的中心在垂直于所述光学基板的方向上重合，所述第二黑矩阵的宽度w2为：

w2＝2*tanθ_d-min*t。

5.如权利要求1所述的色散装置，其特征在于，

各个光栅的周期根据一级衍射角、各个准直的光源的波段以及所述光学基板的折射率来确定。

6.如权利要求2所述的色散装置，其特征在于，所述准直的光源由光源和准直构件构成，所述准直构件为微纳结构或吸光层。

7.如权利要求6所述的色散装置，其特征在于，

所述出光口设置在相应各个光源的两侧，以共同取出同个波长范围内的光，并从所述两侧的出光口交替取出相邻波长的光。

8.如权利要求1所述的色散装置，其特征在于，

所述光源为白光微型发光二极管Micro-LED光源或者单色Micro-LED光源。

9.如权利要求1所述的色散装置，其特征在于，

衍射光中一级衍射的衍射强度在15-30％之间。

10.一种光谱仪，其特征在于，包括：

根据权利要求1-9中任一项所述的色散装置；

待测物通道，其设置在所述色散装置的所述光学基板的所述另一侧上，以接收从其出射的目标波长光；以及

检测基板，其上设置有光敏传感器，以对所述待测物通道出射的光线进行检测。

11.如权利要求10所述的光谱仪，其特征在于，

所述待测物通道包括微流通道，通过在基材上刻蚀而成，且其内壁上涂覆改性膜层。

12.如权利要求10所述的光谱仪，其特征在于，

所述色散装置包括第二黑矩阵，其与所述光栅一一对应地设置在所述光学基板的所述另一侧上，所述待测物通道的上端连通有进液池，下端连通有废液池，且所述待测物通道设置在所述第二黑矩阵内。