本发明专利技术提供了一种光调制装置，包括：第一色散元件和第二色散元件，分别用于接收第一光束和第二光束并使其色散；一个空间光调制器，从第一分光单元出射的色散后的样品光束和从第二反光单元出射的色散后的参考光束均入射到所述空间光调制器上，且二者在空间光调制器上的投影重合；第一探测器和第二探测器；空间光调制器包括多个能够独立控制的单元，所述多个单元中的每个单元能够调整入射到其上的光的出射方向，空间光调制器、第一探测器和第二探测器的相对位置为：使所述空间光调制器中的每一个单元处于第一状态时，入射到其上的色散后的样品光束被调制后入射到所述第一探测器上，入射到其上的色散后的参考光束被调制后入射到所述第二探测器上。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种光调制装置，包括：第一色散元件和第二色散元件，分别用于接收第一光束和第二光束并使其色散；一个空间光调制器，从第一分光单元出射的色散后的样品光束和从第二反光单元出射的色散后的参考光束均入射到所述空间光调制器上，且二者在空间光调制器上的投影重合；第一探测器和第二探测器；空间光调制器包括多个能够独立控制的单元，所述多个单元中的每个单元能够调整入射到其上的光的出射方向，空间光调制器、第一探测器和第二探测器的相对位置为：使所述空间光调制器中的每一个单元处于第一状态时，入射到其上的色散后的样品光束被调制后入射到所述第一探测器上，入射到其上的色散后的参考光束被调制后入射到所述第二探测器上。【专利说明】光调制装置
本专利技术涉及一种光调制装置，尤其涉及一种共用DMD (数字微反射镜）的光调制装 置。
技术介绍
光调制装置，尤其是光谱仪，是在工业上和科学研究中广泛使用的检测装置。在各 种材料的检测和分析中，光谱仪能够定量检测出材料的反射或透射性质随波长的变化，从 而分析材料的化学性质。光谱仪通常利用棱镜、衍射光栅或干涉计等色散元件将光分离成 各个波长成份。光谱仪能够通过分析被某种物质反射或透射的光的光谱而确定该物质的成 份，这为人类的科研活动提供了有力的工具。 对于传统的单通道光谱仪来说，最理想的光源是在整个光谱范围内发出恒定能量 的光源。但是目前现有的光源还达不到这个水平，光源的波长会随着温度和光源的老化而 发生漂移，因此需要额外的频率校正系统。而双光束光谱仪可以很好地解决这个问题，能够 降低由光源、探测器和相关电子器件的波动所产生的误差。 双光束光谱仪可以同时测量样品光束和参考光束，然后通过比较这两束光束的测 量结果而得到反映样品信息的光谱，因为样品光束和参考光束是同时测量的，光源、探测器 和相关电子器件的波动对样品光束和参考光束的影响是相同的，因此在最后的比较过程中 可以抵消掉光源、探测器和相关电子器件的波动造成的误差。传统双光束光谱仪一般使用 光路切换装置交替地将光源发出的光导向样品或参考单元，然后探测器或软件程序可以处 理所测量到的两个值从而生成吸收率或反射率随波长的变化谱。例如，常见的双光束光谱 仪中，从光源发出的光被分束器分成两束，一束作为参考光束，另一束作为样品光束被样品 吸收。该参考光束和被样品吸收后的样品光束共用一套分光系统，利用反射镜作为光路 切换装置，使参考光束和被样品调制后的样品光束在时间上交替地入射到共用的分光系统 中。在获得这两束光束的光谱后，使两光束相比较，从而得到吸收率或反射率随波长的变化 谱。由于光路切换装置通常采用机械移动部件，其寿命有限且切换频率较低，通常仅能达到 1Hz左右，切换时间远大于光源、探测器等的波动时间，由于参考光束和样品光束并非同时 测量的，因此光源、探测器等装置在短时间内的波动会导致参考光束和样品光束的不同从 而导致其测量条件的不同，因此无法起到校正误差的作用。 美国专利US6204919公开了一种双光束光谱仪，其包括分成第一臂和第二臂的光 纤束、光传输装置、聚焦透镜、色散元件和探测器。其中探测器为双排传感器，具有512X2 个像素。利用两排像素同时测量两个臂的光，从而能够同时测量样品光束和参考光束。然 而，这种双光束光谱仪所用的探测器的结构非常复杂，且信号处理过程非常繁琐。 Hadamard变换光谱仪是一个通过光学调制过程来获取光谱信息的装置。Hadamard 变换光谱仪具有是一种多通道光谱调制技术，具有光通量大，所得光谱图的信噪比高，采用 光谱数据点多，所得样品的光谱信息丰富，扫描速度快等优点。 DMD是近些年新发展起来的一种双稳态的空间光调制器，并广泛地应用于单通道 的Hadamard变换光谱仪中。来自待测样品的光被光收集装置收集后导向狭缝，从狭缝发出 的光穿过准直透镜后到达色散元件，色散元件将光束分成光谱，然后该光谱通过聚焦透镜 被聚焦到DMD上，DMD对光谱信息进行Hadamard编码。探测器完成对该光谱的检测，然后 通过Hadamard变换计算得到光谱信息。Hadamard变换光谱仪相对于其它光谱仪的好处是 可以通过Hadamard变换算法实现比较高的信噪比，从而达到比较高的测量精度。对于双通 道的光谱仪，也可以先将同一光源发出的光分成参考光束和样品光束，再利用两块DMD分 别对参考光束和样品光束的色散后的光谱进行编码，然后再利用两个探测器分别对这两个 光谱进行检测，从而实现参考光束和样品光束的同时测量。因为参考光束和样品光束是完 全同时被测量的，因此可以非常好地校正光源波动带来的误差。但是由于DMD价格昂贵，这 种采用两块DMD的光谱仪的成本过高。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种光调制装置，通过对光路的设计，仅采用一块DMD 即可实现两束光束的同时测量，从而减少所用DMD的数量或者说面积。 本专利技术提供一种光调制装置，包括： 第一色散元件，用于接收第一光束并使其色散；第二色散元件，用于接收第二光束 并使其色散； 一个空间光调制器，用于接收从第一色散元件发出的色散后的所述第一光束以及 从第二色散元件发出的色散后的所述第二光束，且二者在空间光调制器上形成的投影至少 部分重合； 第一探测器和第二探测器， 其中所述空间光调制器包括多个能够独立控制的单元，所述多个单元中的每个单 元能够调整入射到其上的光的出射方向，所述空间光调制器、第一探测器和第二探测器的 相对位置被布置为：当空间光调制器中的每一个单元处于第一状态时，使入射到其上的色 散后的所述第一光束出射到所述第一探测器上，使入射到其上的色散后的所述第二光束出 射到所述第二探测器上；当所述空间光调制器中的每一个单元处于第二状态时，使入射到 其上的色散后的所述第一光束出射到不同于所述第一探测器方向的第一方向，使入射到其 上的色散后的所述第二光束出射到不同于所述第二探测器方向的第二方向。本专利技术提供的 空间光调制装置，能够同时接收来自两个方向的两束光并二者同时进行调制，因此可节省 空间光调制器(例如DMD)的数量，或者降低所需空间光调制器的面积。 根据本专利技术提供的光调制装置，所述第一光束来自待测样品，所述第二光束来自 参考样品。仅采用一块DMD即可实现参考光束和样品光束的同时、实时测量，从而非常好地 校正由光源、探测器和相关电子器件等的波动所产生的误差，从而提高测量精度。 根据本专利技术提供的光调制装置，其中所述第一光束和第二光束来自不同的待测样 品。 根据本专利技术提供的光调制装置，其中所述第一光束和第二光束的光谱范围不同。 根据本专利技术提供的光调制装置，其中所述第一光束由具有第一光谱范围的光照射 待测样品产生，所述第二光束由具有第二光谱范围的光照射待测样品产生，其中第一光谱 范围不同于第二光谱范围。 根据本专利技术提供的光调制装置，其中所述第一方向和第二方向上放置有吸收器， 能够防止无用的光反射到系统的其他部分而造成光干扰。 根据本专利技术提供的光调制装置，其中第一方向与所述第二探测器的方向相同，从 而省略在第一方向上的吸收器，降低成本。 根据本专利技术提供的光调制装置，其中从第一色本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光调制装置，包括：第一色散元件，用于接收第一光束并使其色散；第二色散元件，用于接收第二光束并使其色散；一个空间光调制器，用于接收从第一色散元件发出的色散后的所述第一光束以及从第二色散元件发出的色散后的所述第二光束，且二者在空间光调制器上形成的投影至少部分重合；第一探测器和第二探测器；其中所述空间光调制器包括多个能够独立控制的单元，所述多个单元中的每个单元能够调整入射到其上的光的出射方向，所述空间光调制器、第一探测器和第二探测器的相对位置为：当空间光调制器中的每一个单元处于第一状态时，使入射到其上的色散后的所述第一光束出射到所述第一探测器上，使入射到其上的色散后的所述第二光束出射到所述第二探测器上；当所述空间光调制器中的每一个单元处于第二状态时，使入射到其上的色散后的所述第一光束出射到不同于所述第一探测器方向的第一方向，使入射到其上的色散后的所述第二光束出射到不同于所述第二探测器方向的第二方向。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭勇，杜昭辉，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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