[实用新型]一种基于反射式随机衍射片的光谱测量装置

说明书

本实用新型公开了一种基于反射式随机衍射片的光谱测量装置，包括反射式随机衍射片，反射式随机衍射片包括基板和镀反射膜的衍射光栅单元；准直聚焦元件，其位于反射式随机衍射片的一侧，入射光经准直聚焦元件变为平行光照射在反射式随机衍射片上，经反射式随机衍射片反射获得零级衍射光和一级衍射光，零级光经准直聚焦元件后会聚，一级衍射光经准直聚焦元件后形成散斑图案；光探测器，其位于准直聚焦元件远离反射式随机衍射片的一侧，光探测器用于接收散斑图案。该装置光谱分辨率高、光能利用率高，结构紧凑，体积小。

技术领域

本发明涉及光谱检测技术领域，具体涉及一种基于反射式随机衍射片的光谱测量装置。

背景技术

耶鲁大学的Cao Hui等人利用多模光纤和照相机搭建了一套超高分辨率的微型光谱仪系统，光在光纤中多次散射得到的散斑图具有很高的波长低相关性，容易获得高的光谱分辨率，且分辨率与光纤长度成正比。只要将光纤卷绕起来便可实现高分辨率、结构紧凑的微型光谱仪。犹他大学Wang Peng等人利用自制的一种宽带衍射元件和探测器阵列构建了一种计算光谱仪，该宽带衍射元件由一系列具有随机深度的沟槽组成，利用该结构他们获得了高分辨率和宽带宽兼具的微型光谱仪。南京大学Zhu YY和香港中文大学Yang T等人，基于多重散射和干涉原理，用一个毛玻璃和一个CCD芯片搭建了一个微型计算光谱仪。Cetindag等人通过将一种散射机制加入到一传统棱镜光谱仪中也实现了一种高分辨率、高动态范围的计算光谱仪。

无论是利用多模光纤、无序光子芯片还是毛玻璃作为色散介质，由于不同波长经过无序介质产生的散斑图在空间重叠，导致光谱仪的带宽受限，而且，因为这些无序介质将入射光散射到各个方向，只有一小部分光能被探测器接收到，所以光能利用率普遍很低。尽管Wangpeng等人利用宽带衍射元件作为色散介质拓展了带宽，但是光的散射方向仍然不可控制，因此光谱仪的光能利用率仍然比较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于反射式随机衍射片的光谱测量装置，其光谱分辨率高、光能利用率高，结构紧凑，体积小。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于反射式随机衍射片的光谱测量装置，包括：

反射式随机衍射片，所述反射式随机衍射片包括基板和镀反射膜的衍射光栅单元，所述基板上刻有多个衍射光栅单元，其中，单块所述衍射光栅单元内刻痕密度分布相同且刻痕倾斜方向相同，而任意两块所述衍射光栅单元的刻痕密度分布不同和/或刻痕倾斜方向不同；

准直聚焦元件，其位于所述反射式随机衍射片的一侧，入射光经所述准直聚焦元件照射至所述反射式随机衍射片上，经所述反射式随机衍射片反射获得零级衍射光和一级衍射光，所述零级光经所述准直聚焦元件后会聚，所述一级衍射光经所述准直聚焦元件后形成散斑图案；

光探测器，其位于所述准直聚焦元件远离所述反射式随机衍射片的一侧，所述光探测器用于接收所述散斑图案。

作为优选的，所述光探测器位于所述准直聚焦元件的焦平面上，入射光源位于所述准直聚焦元件的焦平面上。

作为优选的，所述零级光经所述准直聚焦元件后的聚焦点处与所述散斑图案之间设置有挡板，所述挡板为黑色挡板。

作为优选的，所述准直聚焦元件为聚焦准直镜。

作为优选的，所述光探测器为CCD或CMOS。

本发明的有益效果：

1、本发明该发明的计算光谱测量系统的结构紧凑，光路简单，所需光学元件少，仅需一个反射式随机衍射片，一个准直聚焦元件，和一个探测器，所以光路搭建方便快捷，且光路结构精简而稳定。