一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪制造技术

本发明专利技术公开了一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪。本发明专利技术包括光学FP共振腔结构、高灵敏光电传感器、角位移平台、角位移传感器和驱动控制器；驱动控制器通过导线与高灵敏光电传感器、角位移平台、角位移传感器相连接；光学FP共振腔结构包括三层高折射率介质光学层和两层低折射率介质层，利用在三层高折射率介质光学层中嵌入两层低折射率介质层，形成全反射界面的光学高Q值的光学FP共振腔结构，其中三层高折射率介质置于中间位置的是高折射率介质层，两边位置的是高折射率介质层。本发明专利技术是一种结构简单、小尺寸、成本低、分辨率极高、测量范围宽的小型光谱仪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光谱仪
，具体涉及一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪。
技术介绍
光谱仪器是应用光学原理和光谱技术，对物质的化学组成及含量进行检测的重要分析仪器，具有分析精度高、测量范围大、速度快等优点，广泛应用于现代科学实验、工农业生产、冶金、地质、石油化工、医药卫生、环境保护、宇宙探索、国防等领域，已形成了几十亿美元规模的产业。由于传统光谱仪器使用条件苛刻、体积庞大，因而大大地限制了其应用范围。近年来随着航空航天、环境监测、科技农业、军事分析以及工业流程监控等领域的现代化发展，对光谱仪器提出小型化、微型化、集成化的要求，希望其携带方便、抗震动干扰能力强、性能稳定可靠、功耗低、电压低、使用灵活方便、性能价格比高，且能快速、实时、直观、精确地获取光谱信号。因此，小型化、微型化光谱仪器也就成了世界各国的研究热点和趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪。本专利技术是一种结构简单、小尺寸、成本低、分辨率极高、测量范围宽的小型光谱仪。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪，包括光学FP共振腔结构、高灵敏光电传感器、角位移平台、角位移传感器和驱动控制器；驱动控制器通过导线与高灵敏光电传感器、角位移平台、角位移传感器相连接；光学FP共振腔结构包括三层高折射率介质层和两层低折射率介质层，利用在三层高折射率介质层中嵌入两层低折射率介质层，形成全反射界面的光学高Q值的光学FP共振腔结构，其中三层高折射率介质层的折射率相同；两层低折射率介质层的折射率相同；所述的光学FP共振腔结构为立方体，且资中的高折射率介质打磨成直角棱镜；优选的：另外两角分别为50°和40°。当入射光入射到光学FP共振腔结构时，在中间高折射率介质层满足共振条件的波长会透过该结构入射到光电传感器上，其余光波在全反射界面反射，从而形成光波长窄带滤波器；该滤波器的透过波长会随着入射光的入射角的改变而偏移，通过驱动角位移平台和角位移传感器来调节入射光入射到界面的入射角，实现透射频率在较大的光频范围内实现精密可调；控制角位移平台转动，根据光电传感器的信号以及角位移传感器的角度信息，便可获得入射光的高分辨率光谱信息。本专利技术的有益效果本专利技术在三层高折射率介质中嵌入两层低折射率介质层构成全反射界面形成FP共振腔结构，这种共振腔可以达到很高光学Q值,这种高Q值的谐振腔可以用来做为窄带滤波器使用；利用驱动角位移平台和角位移传感器改变FP腔滤波器部件的角度,实现对透射波长中心频率的扫频，实现透射频率在较大的光频范围内实现精密可调。因此,控制角位移平台转动，根据光电传感器的信号以及角位移传感器的角度信息，便可获得高分辨率的入射光的光谱信息。基于本设计的光谱仪具有结构简单，尺寸小，成本低，实现相对简单，而且检测光谱非常极宽，分辨率高等优点。附图说明图1是一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪示意图；图2是一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪实施例1中，驱动电机转动不同角度时的透射能量谱图；其中：高折射率介质层1、低折射率介质层2和高折射率介质层3构成的光学FP共振腔结构、高灵敏光电传感器4、角位移平台5、角位移传感器6、驱动控制器7、导线8。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪，包括光学FP共振腔结构、高灵敏光电传感器4、角位移平台5、角位移传感器6和驱动控制器7。驱动控制器7通过导线8与高灵敏光电传感器4、角位移平台5、角位移传感器6相连接；光学FP共振腔结构包括三层高折射率介质层和两层低折射率介质层2，利用在三层高折射率介质层中嵌入两层低折射率介质层2，形成全反射界面的光学高Q值的光学FP共振腔结构，其中三层高折射率介质层的折射率相同；两层低折射率介质层2的折射率相同；所述的光学FP共振腔结构为立方体，且资中的高折射率介质打磨成直角棱镜，优选的：另外两角分别为50°和40°。具体的：在高折射率介质层1上镀上一层低折射率介质层2，然后再镀一层高折射率介质层3，再镀上一层低折射率介质层2，再镀一层高折射率介质层3。本专利技术工作过程如下：当入射光入射到光学FP共振腔结构时，在中间高折射率介质层满足共振条件的波长会透过该结构入射到光电传感器上，其余光波在全反射界面反射，从而形成光波长窄带滤波器。该滤波器的透过波长会随着入射光的入射角的改变而偏移，通过驱动角位移平台和角位移传感器来调节入射光入射到界面的入射角，实现透射频率在较大的光频范围内实现精密可调。控制角位移平台转动，根据光电传感器的信号以及角位移传感器的角度信息，便可获得入射光的高分辨率光谱信息。实施例1：参照图1示意图，高折射材料选用立方氧化锆，低折射率材料采用二氧化硅。在立方氧化锆基片上镀一层300nm的二氧化硅层膜，再镀一层320nm的氧化锆膜，再镀一层300nm的二氧化硅层膜后再镀一层氧化锆膜，把氧化锆膜键合到另一个立方氧化锆基片。划片和打磨制备成3mmx3mmx3mm立方结构，其中立方氧化锆打磨成直角棱镜，另外两角分别为50°和40°。将该光学FP共振腔结构放置于微型振镜机构，振镜轴连角编码器，在滤波器后放置光电二极管及相应处理电路。利用振镜驱动控制器控制滤波器的转动角度α在12度之内扫描时，入射光的界面入射角θ大约在50°-62°改变。其透射光中心波长在400nm-660nm移动，如图2所示。根据光电传感器和角位移传感器的信号，可测量出入射光各波长的能量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪，其特征在于包括光学FP共振腔结构、高灵敏光电传感器、角位移平台、角位移传感器和驱动控制器；驱动控制器通过导线与高灵敏光电传感器、角位移平台、角位移传感器相连接；光学FP共振腔结构包括三层高折射率介质光学层和两层低折射率介质层，利用在三层高折射率介质光学层中嵌入两层低折射率介质层，形成全反射界面的光学高Q值的光学FP共振腔结构。

【技术特征摘要】
1.一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪，其特征在于包括光学FP共振腔结构、高灵敏光电传感器、角位移平台、角位移传感器和驱动控制器；驱动控制器通过导线与高灵敏光电传感器、角位移平台、角位移传感器相连接；光学FP共振腔结构包括三层高折射率介质光学层和两层低折射率介质层，利用在三层高折射率介质光学层中嵌入两层低折射率介质层，形成全反射界面的光学高Q值的光学FP共振腔结构。2.根据权利要求1所述的一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪，其特征在于所述的三层高折射率介质层的折射率相同；两层低折射率介质层的折射率相同。3.根据权利要求1所述的一种基于全反射界面FP腔结构的光谱仪，其特征在于所述的光学FP共振腔结构为立方体，且资中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：何赛灵，何金龙，
申请(专利权)人：亘冠智能技术杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33