[发明专利]一种基于金属微腔阵列的微型光谱仪模组的实现方法

权利要求书

1.一种基于金属微腔阵列的微型光谱仪模组的实现方法，其特征在于：微型光谱仪模组包括微腔阵列和探测器阵列，微腔阵列中设置多个微腔单元，每个微腔单元具有以金属薄膜为反射层的Fabry-Perot结构，不同的微腔单元具有不同的腔内介质层厚度；

微腔阵列的制备中，不同厚度的腔内介质层材料的薄膜淀积次数少于微腔阵列中具有不同厚度的腔内介质层的微腔单元的数目；

所述的探测器阵列由其固有的多个探测器单位像素构成，探测器阵列被规划为具有多个探测器单元，每个探测器单元包含有一个或多个探测器单位像素；所述的微腔阵列中的各个微腔单元分别与探测器阵列中的各个探测器单元相对应；

微型光谱仪模组在使用前利用校准光源为波长可调的准单色光的预置校准测试系统进行预置校准，在使用过程中基于预置校准信息和光谱重构计算来获取光谱。

2.如权利要求1所述的一种基于金属微腔阵列的微型光谱仪模组的实现方法，其特征在于：所述的微型光谱仪模组通过与其相匹配的信号处理系统、控制系统和输入/输出终端等外围设备结合进行光谱的测试和获取；微型光谱仪模组可以与该外围设备集成于一体，或独立设置并通过与外围设备间的信号传输来配套使用。

3.如权利要求1所述的一种基于金属微腔阵列的微型光谱仪模组的实现方法，其特征在于：微腔阵列中的各个微腔单元之间相互连接或相互隔离；微腔阵列中的各个微腔单元以规则或不规则方式排列；微腔阵列中的各个微腔单元形状是规则或不规则形状。

4.如权利要求1所述的一种基于金属微腔阵列的微型光谱仪模组的实现方法，其特征在于：其中的校准光源为由多个具有不同波长的准单色光源构成的波长可调的准单色光源，或为通过调谐内部谐振腔参数来实现具有不同波长的准单色光输出的光源。

5.如权利要求1所述的一种基于金属微腔阵列的微型光谱仪模组的实现方法，其特征在于：其中的校准光源为基于宽带光源、用可调单色仪或可调滤光器来获得具有不同波长的准单色光。

6.如权利要求1所述的一种基于金属微腔阵列的微型光谱仪模组的实现方法，其特征在于：所述的基于预置校准和光谱重构计算来获取光谱的方法为：

设所用光谱分析模组的预置校准信息包括：校准光源输出准单色光波长为λ_i(i＝1,2,…,I)，对应的输出功率为P₀(λ_i)，所设定探测器阵列的积分时间为t_c，对应于探测器阵列中各个探测器单元所接收光信号强度的数字信号所表征的强度为c_0j(λ_i)(j＝1,2,…,J)；

设在对待测信号光进行测试中，对应于探测器阵列中各个探测器单元所接收光信号强度的数字信号所表征的强度为r_0j(j＝1,2,…,J)，所设定探测器阵列的积分时间为t_r；

令c_j(λ_i)＝c_0j(λ_i)/P₀(λ_i)，r_j＝r_0j(t_r/t_c)，则待测信号光的实际光谱s(λ)可以基于下面的表达式对其离散解s(λ_i)进行计算来进行重构：

或写为：R＝CS，其中R＝[r_j]^T，C＝[c_j(λ_i)]，S＝[s(λ_i)]^T；上式中也可引入一个噪声项N＝[n_j]^T，从而使上式写为：R＝CS+N；上式中矩阵R、C和S可以乘以用于表征归一化、离散化或物理量转换等相关的常数。