[发明专利]色散装置和光谱仪

说明书

本发明公开了一种色散装置和光谱仪，色散装置包括：光学基板，其配置为传输光；多个准直的光源，其设置在光学基板的一侧上；多个光栅，多个光栅与多个准直的光源一一对应地设置在光学基板的一侧的表面上，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，其与准直的光源对应地设置在光学基板的另一侧的表面上，被配置为取出色散光束中的所有目标波长光的一级衍射波。本实施例的色散装置中，光栅结构简单，且准直的光源和光栅一一对应设置，直接一次通过光学基板实现色散，可以实现较高的光能利用率。

技术领域

本发明涉及光检测领域，特别涉及一种色散装置和光谱仪。

背景技术

现有技术中，都是用复杂结构实现色散，尤其是全息光栅或者布拉格光栅等，加工难度都比较大。现有技术中还有利用体玻璃作为光波导实现体玻璃分色，但是这种方式光效太低。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出了一种色散装置和光谱仪，用以解决现有技术的如下问题：实现色散的光栅结构较复杂、加工难度大以及光效色散效率低的问题。

一方面，本发明实施例提出了一种色散装置，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。

在一些实施例中，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为所述出光口宽度。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，所述色散装置还包括：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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，所述光源为白光Micro-LED光源或者单色Micro-LED光源。

在一些实施例中，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。

在一些实施例中，衍射光中一级衍射的衍射强度在15-30％之间。