光谱检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光谱检测装置，所述光谱检测装置包括：光源模块，用于提供光源；与光源模块相连的分光模块，用于将光源分为多个具有不同波长的光束，其中，分光模块由阵列波导光栅构成；与分光模块相连的微流通道模块，其中，微流通道模块具有用于传输多个光束的多个微流通道；以及多个传感模块，多个传感模块分别用于检测多个光束。本发明专利技术实施例的光谱检测装置，体积小、集成化高、携带轻便，且易于操作。

【技术实现步骤摘要】
光谱检测装置
本专利技术涉及光谱检测
，特别涉及一种光谱检测装置。
技术介绍
现如今食品安全和环境卫生等关系到人类健康的领域受到越来越多的关注，而光谱检测技术作为检测物质特性、判断物质类别的重要手段，也渗透进人们生活的方方面面。相关技术中，微流光谱检测系统的核心为光谱分光系统，其中，根据分光原理的不同，光谱分光系统可分为色散式和调制式，其中，调制式主要是傅里叶变换系统，色散式又可分为棱镜色散系统和光栅色散系统。在色散型的光谱分光系统中，棱镜的色散率低，分光能力较差，无法达到高分辨率的要求，而光栅色散可以做到在宽光谱范围内的精确分光，光栅色散系统包括反射式系统和透射式系统，反射式系统中最常用的结构为Czerny-Turner结构如图1(a)所示，使用单个体全息光栅的透射式结构如图1(b)所示。然而，相关技术中的光栅色散系统入射光和出射光存在一定的夹角，属于离轴系统，体积大，装调困难，稳定性差，另外，全息光栅或者布拉格光栅等加工难度大、成本较高。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种体积小、集成化高、携带轻便，且易于操作的光谱检测装置。为达到上述目的，本专利技术实施例提出了一种光谱检测装置，包括：光源模块，用于提供光源；与所述光源模块相连的分光模块，用于将所述光源分为多个具有不同波长的光束，其中，所述分光模块由阵列波导光栅构成；与所述分光模块相连的微流通道模块，其中，所述微流通道模块具有用于传输所述多个光束的多个微流通道；以及多个传感模块，所述多个传感模块分别用于检测所述多个光束。本专利技术实施例的光谱检测装置，通过光源模块提供光源，并通过与光源模块相连的分光模块中的阵列波导光栅将光源分为多个具有不同波长的光束，以及通过与分光模块相连的微流通道模块中的多个微流通道，分别将多个光束传输至对应的传感模块，以通过多个传感模块分别检测多个光束。由此，该光谱检测装置，具有体积小、集成化高、携带轻便和易于操作等优点。另外，根据本专利技术上述实施例提出的光谱检测装置还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一个实施例中，所述分光模块包括：输入光波导，所述输入光波导与所述光源模块相连；与所述输入光波导相连的输入凹聚焦平板波导；与所述输入凹聚焦平板波导相连的阵列波导；与所述阵列波导相连的输出凹聚焦平板波导；以及与所述输出凹聚焦平板波导相连的多个输出光波导。在本专利技术的一个实施例中，所述阵列波导为弯曲阵列波导。在本专利技术的一个实施例中，所述输入凹聚焦平板波导的端口和所述输出凹聚焦平板波导的端口对称分布在直径为第一直径的罗兰圆上。在本专利技术的一个实施例中，上述光谱检测装置还包括：基板，其中，所述输入光波导、所述输入凹聚焦平板波导、所述输出凹聚焦平板波导、所述多个输出光波导以及所述阵列波导位于所述基板之上。在本专利技术的一个实施例中，所述阵列波导以等间距分布在直径为第二直径的光栅圆上，其中，所述第二直径为所述第一直径的2倍，且所述阵列波导的中心位于所述光栅圆和所述罗兰圆的切点处。在本专利技术的一个实施例中，所述分光模块为多个，且所述多个分光模块相互并联。在本专利技术的一个实施例中，所述光源模块、所述分光模块、所述微流通道模块和所述多个传感模块位于所述基板之上。在本专利技术的一个实施例中，所述基板为玻璃基板。在本专利技术的一个实施例中，所述输入凹聚焦平板波导和所述输出凹聚焦平板波导的光栅被刻制于于凹球面之上。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1(a)是相关技术中反射式系统中的Czerny-Turner结构示意图；图1(b)是相关技术中使用单个体全息光栅的透射式结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的光谱检测装置的方框示意图；图3是根据本专利技术一个具体实施例的光谱检测装置的基本器件结构示意图；图4是根据本专利技术另一个实施例的光谱检测装置的方框示意图；图5是根据本专利技术又一个实施例的光谱检测装置的方框示意图；图6是根据本专利技术另一个具体实施例的光谱检测装置的基本器件结构示意图；图7是根据本专利技术一个具体实施例的阵列波导光栅结构示意图；图8是根据本专利技术一个具体实施例的凹面反射式光栅和罗兰圆结构示意图；图9是根据本专利技术一个具体实施例的阵列波导光栅色散原理示意图；图10是根据本专利技术一个具体实施例的多个阵列波导光栅并联实现宽光谱范围色散示意图；图11(a)是根据本专利技术一个具体实施例的矩形波导的结构示意图；图11(b)是根据本专利技术一个具体实施例的平板波导的结构示意图；图12是根据本专利技术一个具体实施例的中心通道插入损耗与材料折射率差的关系示意图；图13是根据本专利技术一个具体实施例的器件的最小线宽与材料折射率差的关系示意图；图14是根据本专利技术一个具体实施例的阵列波导光栅输出光场的透射率曲线的示意图；图15是根据本专利技术一个具体实施例的阵列波导光栅的结构示意图；以及图16是根据本专利技术一个具体实施例的阵列波导光栅的加工流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面结合附图来描述本专利技术实施例的光谱检测装置。图2是根据本专利技术一个实施例的光谱检测装置的方框示意图。如图2所示，本专利技术实施例的光谱检测装置，包括：光源模块100、分光模块200、微流通道模块300和多个传感模块400。其中，光源模块100用于提供光源。分光模块200与光源模块100相连，用于将光源分为多个具有不同波长的光束，其中，分光模块200由阵列波导光栅AWG(ArrayedWaveguideGrating，阵列波导光栅)构成。微流通道模块300与分光模块200相连，其中，微流通道模块300具有用于传输多个光束的多个微流通道。多个传感模块400，多个传感模块400分别用于检测多个光束。具体地，如图3所示，在应用上述的光谱检测装置对待测物进行检测的过程中，光源模块100(图3中未示出)可发出特定波段的光经入射光纤耦合进入分光模块200，再经分光模块200中的阵列波导光栅色散分成不同波长的多个光束，进入微流通道模块300中相应的微流通道，并与其中的待测物发生物理或者化学反应，携带待测物信息的光信号可被与多个微流通道分别对应相连的传感模块400探知，并对其进行检测。应说明的是，该实施例中的待测物可为食品、工业器件、细菌等等。需要说明的是，该实施例中的光谱检测装置可利用阵列波导光栅波长分辨率高和体积小集成化的特点，将其作为微流光谱检测的分光元件，与微流通道和传感模块集成在一起，从而使光谱检测装置具有体积小、集成化高，携带轻便和操作简单等优点。在本专利技术的实施例中，如图4所示，本专利技术实施例的光谱检测装置还可包括数据分析显示模块500，数据分析显示模块500可与多个传感模块400相连，用于接收多个传感模块400发送的检测数据，通过对标和分析，输出微流信息。进一步地，如图5所示，分光模块200可包括：输入光波导210、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光谱检测装置，其特征在于，包括：光源模块，用于提供光源；与所述光源模块相连的分光模块，用于将所述光源分为多个具有不同波长的光束，其中，所述分光模块由阵列波导光栅构成；与所述分光模块相连的微流通道模块，其中，所述微流通道模块具有用于传输所述多个光束的多个微流通道；以及多个传感模块，所述多个传感模块分别用于检测所述多个光束。

【技术特征摘要】
1.一种光谱检测装置，其特征在于，包括：光源模块，用于提供光源；与所述光源模块相连的分光模块，用于将所述光源分为多个具有不同波长的光束，其中，所述分光模块由阵列波导光栅构成；与所述分光模块相连的微流通道模块，其中，所述微流通道模块具有用于传输所述多个光束的多个微流通道；以及多个传感模块，所述多个传感模块分别用于检测所述多个光束。2.如权利要求1所述的光谱检测装置，其特征在于，所述分光模块包括：输入光波导，所述输入光波导与所述光源模块相连；与所述输入光波导相连的输入凹聚焦平板波导；与所述输入凹聚焦平板波导相连的阵列波导；与所述阵列波导相连的输出凹聚焦平板波导；以及与所述输出凹聚焦平板波导相连的多个输出光波导。3.如权利要求2所述的光谱检测装置，其特征在于，所述阵列波导为弯曲阵列波导。4.如权利要求2或3所述的光谱检测装置，其特征在于，所述输入凹聚焦平板波导的端口和所述输出凹聚焦平板波导的端口对称分布在直径为第...

【专利技术属性】
技术研发人员：田依杉，孟宪芹，王维，梁蓬霞，孟宪东，薛高磊，郭宇娇，刘佩琳，王方舟，凌秋雨，闫萌，陈小川，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11