[发明专利]一种光谱仪系统和光谱分析方法

说明书

本发明实施例公开了一种光谱仪系统和光谱检测分析方法。光谱仪系统包括：采光装置和探测装置，采光装置包括分光结构和滤光结构，采光装置与探测装置之间设置有测试通道；分光结构用于将入射光分光为单色光后出射，照射到滤光结构上；滤光结构用于过滤单色光中的杂散光后出射目标波长范围的单色光，将出射的单色光通过测试通道中的待测物后，照射到探测装置上；探测装置用于接收目标波长范围的单色光与待测物发生反应后的光学信号，该光学信号为用于对待测物进行光谱分析的光学信号。本发明实施例解决了采用传统光谱仪进行分光时存在光谱叠级串色的现象而影响光谱仪检测效果的问题，以及传统光谱仪中存在的偏向角问题。

技术领域

本申请涉及但不限于光电子技术领域，尤指一种光谱仪系统和光谱检测分析方法。

背景技术

随着光电子技术的发展，采用光谱仪光电信号进行光谱分析已成为物质检测的一种实施方案。

光谱仪的核心是光谱分光系统，根据分光原理不同，光谱仪分光系统可分为色散式和调制式，色散式分光系统例如包括棱镜、光栅、干涉仪等，调制式分光系统例如包括傅里叶变换光谱仪。色散式分光系统中，棱镜分光系统色散率低，分光性能较差；光栅分光可实现宽光谱测量，具有高的分辨率。在实际应用中，可以单独采用光栅，或者光栅和棱镜组合的色散式分光系统作为光谱仪的核心构件。然而，目前的光栅通常为大周期平面衍射光栅，存在光谱叠级串色的现象，即分光后得到的单色光中具有杂光，影响光谱仪的检测效果。另外，传统的光谱仪通过机械转轴转动狭缝位置，实现单色光的取出，这种取光结构存在偏向角的问题，在一定程度上影响了检测精度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种光谱仪系统和光谱检测分析方法，以解决采用传统光谱仪进行分光，由于存在光谱叠级串色的现象而影响光谱仪检测效果的问题，以及传统光谱仪中存在的偏向角问题。

本发明实施例提供一种光谱仪系统，包括：采光装置和探测装置，所述采光装置包括设置于第一基板入光侧的分光结构和设置于所述第一基板出光侧的滤光结构，所述探测装置设置于所述采光装置接近所述滤光结构的一侧，且所述采光装置与所述探测装置之间设置有测试通道；

所述分光结构，用于将入射光分光为单色光后出射，照射到所述滤光结构上；

所述滤光结构，用于过滤所述单色光中的杂散光后出射目标波长范围的单色光，将出射的单色光通过所述测试通道中的待测物后，照射到所述探测装置上；

所述探测装置，用于接收所述目标波长范围的单色光与所述待测物发生反应后的光学信号，所述光学信号为用于对所述待测物进行光谱分析的光学信号。

可选地，如上所述的光谱仪系统中，所述分光结构包括用于形成至少一个像素的微结构图形；

每个所述微结构图形，用于将到达本微结构图形的入射光，分光为多个子像素的单色光后出射；

所述滤光结构包括与所述分光结构分光得到的多个子像素一一对应的多个滤光单元；

所述探测装置包括：第二基板，以及设置于所述第二基板接近所述滤光结构的一侧、且与所述多个滤光单元一一对应的多个探测单元；

每个所述滤光单元，用于过滤照射到本滤光单元上单色光中的杂散光后，出射一个子像素的单色光；

每个所述探测单元，用于接收从对应滤光单元出射的、且通过所述待测物的单色光。

可选地，如上所述的光谱仪系统中，所述分光结构包括所述第一基板接近入光侧依次设置的波导层、缓冲层和金属光栅层，所述金属光栅层中设置有所述微结构图形。

可选地，如上所述的光谱仪系统中，每个所述微结构图形中设置有多个不同周期的第一微结构单元；

每种所述第一微结构单元，用于将到达本第一微结构单元的入射光，以一个子像素的准直单色光出射。