多层光谱调制光谱仪制造技术

一种系统包括第一光谱调制器、第二光谱调制器、光导、光电探测器和电子控制设备。第一光谱调制器接收样本光，并根据第一光谱响应图案调制样本光以产生第一调制光。第二光谱调制器经由光导接收来自第一光谱调制器的第一调制光，根据第二光谱响应图案调制第一调制光以产生第二调制光，并将第二调制光透射到光电探测器。光电探测器测量入射到光电探测器上的第二调制光的强度，并生成与第二调制光的强度对应的一个或多个信号。电子控制设备基于该一个或多个信号确定样本光的光谱分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多层光谱调制光谱仪
本公开涉及光谱仪。
技术介绍
光谱仪是一种用于测量样本光光谱的仪器(例如，用于确定紫外光、可见光和/或红外光的谱成分)。在某些情况下，光谱仪可以根据波长或频率来确定光的强度。光谱仪可以用于各种不同的应用。例如，光谱仪可以用于进行环境分析、工业监控、颜色测量和药理学研究。光谱可以用不同的方法测量，诸如通过直接测量或间接测量。作为一种示例，被配置用于直接测量的光谱仪可以在空间上分离不同波长的光(例如，使用波长色散设备，诸如衍射光栅或棱镜)，并且单独测量每个波长的光的功率分布(例如，相对于特定波长“直接”测量光谱)。作为另一个示例，被配置用于间接测量的光谱仪可以根据一系列已知的光谱调制图案调制光，并获得调制光的测量值。每个测量值提供由多个波长和根据不同权重携带的信息，并且可以用于重建原始光的光谱(例如，使用多路复用技术)。
技术实现思路
本公开描述了多层光谱调制光谱仪的实施方式。在示例实施方式中，光谱仪包括经由光导光学耦合的两个光谱调制器。光谱仪接收样本光，根据第一已知光谱响应图案(例如，根据第一传递函数)使用第一光谱调制器调制样本光，并根据第二已知光谱响应图案(例如，根据第二传递函数)使用第二光谱调制器调制得到的光。使用一个或多个光电探测器测量两次调制的光。获得几个附加的测量值(例如，通过使用光谱响应图案的不同组合来调制光)，以及用于重建原始光的光谱的测量值(例如，使用多路复用技术)。在某些情况下，该光谱仪的实施方式可以提供各种好处。例如，使用直接测量技术测量光谱的光谱仪通常需要一个或多个波长色散设备(例如，衍射光栅或棱镜)以在空间上分离光的波长。然而，这种设备通常相对较大。相反，在本公开中描述的多层光谱调制光谱仪的实施方式不需要使用波长色散设备，因此可以更容易地小型化。在某些情况下，光谱仪可以足够小，使得其可以用于便携式或移动设备(例如，智能电话、平板电脑、手持仪器或其他这样的设备)。作为另一个示例，使用间接测量技术(例如，使用单层光谱调制器)测量光谱的光谱仪通常需要大量不同的光谱调制器(例如，大量不同的滤光器)。相反，在本公开中描述的多层光谱调制光谱仪的实施方式可以使用更少数量的光谱调制器来构建，同时仍然提供相似或改进的分析性能。因此，多层光谱调制光谱仪可以使用更便宜的方式、使用更少的组件和/或使用不太复杂的制造过程来构建。作为另一个示例，多层光谱调制光谱仪的实施方式可以在不使用复杂光学器件的情况下构建。因此，光谱仪可以以更具成本效益的方式生产。在一个方面，一种系统包括第一光谱调制器、第二光谱调制器、光学耦合第一光谱调制器和第二光谱调制器的光导、光电探测器和通信耦合到光电探测器的电子控制设备。第一光谱调制器可操作用于接收样本光，并根据第一光谱响应图案调制样本光以产生第一调制光。第二光谱调制器可操作用于经由光导接收来自第一光谱调制器的第一调制光，根据第二光谱响应图案调制第一调制光以产生第二调制光，并将第二调制光透射到光电探测器。光电探测器可操作用于测量入射到光电探测器上的第二调制光的强度，并生成与第二调制光的强度对应的一个或多个信号。电子控制设备可操作用于基于一个或多个信号确定样本光的光谱分布。该方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。在一些实施方式中，第一光谱调制器可以包括多个第一滤光器，每个第一滤光器具有与其他第一滤光器中的每一个的光谱响应图案不同的相应光谱响应图案。对于每个第一滤光器，第一光谱调制器可以包括相应的第一光调节设备，该第一光调节设备可操作用于调节样本光进入或离开第一滤光器的透射。第一光调节设备可以包括液晶空间光调制器(spatiallightmodulator，SLM)。第一光谱调制器可操作来通过选择性地致动(actuate)第一光谱调制器的一个或多个第一光调节设备，根据第一光谱响应图案调制样本光。第二光谱调制器可以包括多个第二滤光器，每个第二滤光器具有与其他第二滤光器中的每一个的光谱响应图案不同的相应光谱响应图案。对于每个第二滤光器，第二光谱调制器可以包括相应的第二光调节设备，该第二光调节设备可操作用于调节样本光进入或离开第二滤光器的透射。第二光调节设备可以包括液晶空间光调制器(SLM)。第二光谱调制器可操作用于通过选择性地致动第二光谱调制器的一个或多个第二光调节设备，根据第二光谱响应图案调制第一调制光。在一些实施方式中，第一光谱调制器可以包括多个光通道。第一光谱调制器的每个光通道可以包括多个第一滤光器和多个第一光调节设备，每个第一滤光器具有与该光通道的其他第一滤光器中的每一个的光谱响应图案不同的相应光谱响应图案，第一光调节设备可操作用于调节光进入或离开第一滤光器的透射。第一光谱调制器可操作用于通过选择性地致动第一光谱调制器的光通道中的一个或多个的第一光调节设备中的一个或多个，根据第一光谱响应图案调制样本光。光导可以包括多个光通道。光导的每个光通道可以包括相应的光导，该相应的光导可操作用于从第一光谱调制器的对应光通道接收第一调制光，并混合第一调制光。第二光谱调制器可以包括多个光通道。第二光谱调制器的每个光通道可以包括相应的第二滤光器，每个第二滤光器具有与其他第二滤光器中的每一个的光谱响应图案不同的相应光谱响应图案。对于每个光通道，第二光谱调制器还可以包括相应的第二光调节设备，该第二光调节设备可操作用于调节光进入或离开第二光谱调制器的透射。第二光谱调制器可操作用于通过选择性地致动第二光谱调制器的第二光调节设备中的一个或多个，根据第二光谱响应图案调制第一调制光。光电探测器可以包括多个光通道。光电探测器的每个光通道可以包括相应的光电探测器元件，该相应的光电探测器元件可操作用于测量从第二光谱调制器的对应光通道接收的第二调制光的强度。光电探测器可以包括单个光电探测器元件，该单个光电探测器元件可操作用于测量从第二光谱调制器的任何光通道接收的第二调制光的强度。在一些实施方式中，该系统还可以包括漫射器(diffuser)，该漫射器可操作用于漫射样本光并将漫射的样本光透射到第一光谱调制器。在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。从说明书和附图以及权利要求书中，其他特征和优点将变得显而易见。附图说明图1是示例光谱仪的示意图。图2是另一示例光谱仪的示意图。图3是另一示例光谱仪的示意图。图4是用于估计样本光的光谱的示例过程的流程图。图5A-图5B是两个示例滤光器阵列的光谱响应的曲线图。图6A-图6C是示例光源的实际光谱与对应的被激励的重建光谱的关系的曲线图。图7是示例计算机系统的示意图。具体实施方式本公开描述了多层光谱调制光谱仪的实施方式。在示例实施方式中，光谱仪包括经由光导光学耦合的两个光谱调制器。光谱仪接收样本光，根据第一已知光谱响应图案(例如，根据第一传递函数)使用第一光谱调制器调制样本光，并根据第二已知光谱响应图案(例如，根据第二传递函数)使用第二光谱调制器调制得到的光。使用一个或多个光电探测器测量两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包括：/n第一光谱调制器；/n第二光谱调制器；/n光导，光学耦合所述第一光谱调制器和所述第二光谱调制器；/n光电探测器；和/n电子控制设备，与所述光电探测器通信耦合，/n其中，所述第一光谱调制器可操作用于：/n接收样本光，和/n根据第一光谱响应图案调制所述样本光以产生第一调制光；/n其中，所述第二光谱调制器可操作用于：/n经由所述光导从所述第一光谱调制器接收所述第一调制光，/n根据第二光谱响应图案调制所述第一调制光以产生第二调制光，和/n将所述第二调制光透射到所述光电探测器；/n其中，所述光电探测器可操作用于：/n测量入射到所述光电探测器上的所述第二调制光的强度，和/n生成与所述第二调制光的强度对应的一个或多个信号，/n其中，所述电子控制设备可操作用于基于所述一个或多个信号确定所述样本光的光谱分布。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180730 US 62/711,7651.一种系统，包括：
第一光谱调制器；
第二光谱调制器；
光导，光学耦合所述第一光谱调制器和所述第二光谱调制器；
光电探测器；和
电子控制设备，与所述光电探测器通信耦合，
其中，所述第一光谱调制器可操作用于：
接收样本光，和
根据第一光谱响应图案调制所述样本光以产生第一调制光；
其中，所述第二光谱调制器可操作用于：
经由所述光导从所述第一光谱调制器接收所述第一调制光，
根据第二光谱响应图案调制所述第一调制光以产生第二调制光，和
将所述第二调制光透射到所述光电探测器；
其中，所述光电探测器可操作用于：
测量入射到所述光电探测器上的所述第二调制光的强度，和
生成与所述第二调制光的强度对应的一个或多个信号，
其中，所述电子控制设备可操作用于基于所述一个或多个信号确定所述样本光的光谱分布。


2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一光谱调制器包括多个第一滤光器，每个第一滤光器具有与其他第一滤光器中的每一个的光谱响应图案不同的相应光谱响应图案。


3.根据权利要求2所述的系统，其中，对于每个第一滤光器，所述第一光谱调制器包括相应的第一光调节设备，所述相应的第一光调节设备可操作用于调节样本光进入或离开所述第一滤光器的透射。


4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一光调节设备包括液晶空间光调制器(SLM)。


5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一光谱调制器可操作用于通过选择性地致动所述第一光谱调制器的第一光调节设备中的一个或多个，根据所述第一光谱响应图案调制所述样本光。


6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第二光谱调制器包括多个第二滤光器，每个第二滤光器具有与其他第二滤光器中的每一个的光谱响应图案不同的相应光谱响应图案。


7.根据权利要求6所述的系统，其中，对于每个第二滤光器，所述第二光谱调制器包括相应的第二光调节设备，所述相应的第二光调节设备可操作用于调节样本光进入或离开所述第二滤光器的透射。


8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第二光调节设备包括液晶空间光调制器(SLM)。


9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述第二光谱调制器可操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑锐韬，J阿奇巴尔德，
申请(专利权)人：ams有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT