便携式量子点红外光谱仪制造技术

本公开涉及一种便携式量子点红外光谱仪，该红外光谱仪包括红外感光元件，该红外感光元件包括：衬底；光学谐振腔，设置于衬底的一侧；光学谐振腔包括膜层堆叠而构成的布拉格反射镜；红外吸收层，设置于光学谐振腔内，且位于布拉格反射镜背离衬底的一侧。如此，通过将具有布拉格反射镜的光学谐振腔与红外吸收层一体化制作，简化了分光系统光路结构，减小占据空间；同时布拉格反射镜具有特定频率选择性，能够使待检测波段的红外光透过布拉格反射镜被红外吸收层吸收，有利于提高光谱仪的检测准确性；由此，将该红外感光元件应用于光谱仪，可使光谱仪具有小型化、结构紧凑、功耗低以及便携的特点，可高精确度地快速测量单波段或多波段的红外光。的红外光。的红外光。

【技术实现步骤摘要】
便携式量子点红外光谱仪


[0001]本公开涉及光学检测
，尤其涉及一种便携式量子点红外光谱仪。

技术介绍

[0002]光谱分析仪简称光谱仪，是将成分复杂的复合光分解为光谱线并进行测量和计算的科学仪器，被广泛应用于辐射度学分析、颜色测量、化学成分分析等领域，在冶金、地质、水文、医药、石油化工、环境保护、宇宙探索等行业发挥着重要作用。在照明行业，通常使用光谱仪来测量光源的光色参数。
[0003]光谱仪一般由分光系统、接收系统和数据处理系统组成，其工作原理是将光源发出的复色光按照不同的波长分离出来，配合各种光电探测器件对谱线强度进行测量，获得光谱功率(辐射)分布，再计算出色品坐标、色温、显色指数、光通量、辐射通量等光色性能参数。分光系统通常做成整体式结构，称为单色仪或多色仪。单色仪是输出单色谱线的光学仪器，通常与光电倍增管(Photo Multiplier Tube，PMT) 探测器为核心的接收系统配套工作，再由数据处理系统对测量信号进行计算处理，各部分相对独立。多色仪在结构上与探测器以及数据处理系统紧密结合，通常可以直接输出光谱测量数据。
[0004]光谱仪可以按分光系统类型为棱镜分光光谱仪、光栅分光光谱仪和滤色片分光光谱仪；按光路数量可分为：单路光谱仪和多路光谱仪；按探测器类型可类，可包括：在可见光范围内主要有PMT光谱仪和电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)光谱仪两种，在紫外、近红外范围内还有专门的探测器类型；按扫描方式可分为：机械扫描式光谱仪和快速扫描式光谱仪；按测量对象和测量结果的用途分类，可包括：分析用光谱仪和光色测量用光谱仪。然而，不论哪种光谱仪基本都由分光系统、接收系统和数据处理系统构成，有些还需要光源，由于多个部件自身的复杂性和对光路光程的需要(如图1所示)，这些光谱仪都具有体型大、结构复杂、功耗大、不易便携的特点。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种便携式量子点红外光谱仪。
[0006]本公开提供了一种便携式量子点红外光谱仪，该红外光谱仪包括红外感光元件，所述红外感光元件包括：
[0007]衬底；
[0008]光学谐振腔，设置于所述衬底的一侧；所述光学谐振腔包括膜层堆叠而构成的布拉格反射镜；
[0009]红外吸收层，设置于所述光学谐振腔内，且位于所述布拉格反射镜背离所述衬底的一侧。
[0010]在一些实施例中，所述布拉格反射镜包括在所述衬底的一侧层叠设置的N层复合膜层以及设置于第N层所述复合膜层背离所述衬底一侧的附加层；其中，1≤N≤4，且N为整
数；
[0011]每层所述复合膜层均包括第一膜层和第二膜层，所述第一膜层位于所述第二膜层朝向所述衬底的一侧，且所述第一膜层的折射率大于所述第二膜层的折射率，所述附加层的折射率大于所述第二膜层的折射率。
[0012]在一些实施例中，所述第一膜层的厚度、所述第二膜层的厚度以及所述附加层的厚度满足：
[0013]n
H
t
H
＝n
L
t
L
＝n
F
t
F
＝λ0/4；
[0014]其中，n
H
代表第一膜层的厚度，t
H
代表第一膜层的折射率，n
L
代表第二膜层的厚度，t
L
代表第二膜层的折射率，n
F
代表附加层的厚度， t
F
代表附加层的折射率，λ0代表待检测波段的中心波长。
[0015]在一些实施例中，所述附加层的材料与所述第一膜层的材料相同。
[0016]在一些实施例中，所述光学谐振腔还包括全反射电极层；
[0017]所述全反射电极层设置于所述红外吸收层背离所述布拉格反射镜的一侧，用于反射穿过所述红外吸收层的光线。
[0018]在一些实施例中，所述光学谐振腔还包括光学隔离层；
[0019]所述光学隔离层设置于所述布拉格反射镜与所述红外吸收层之间，或者所述红外吸收层设置于所述光学隔离层与所述布拉格反射镜之间；所述光学隔离层用于调整入射光线在所述光学谐振腔内的光程，以使所述红外吸收层的吸收率等于或大于预设吸收率阈值。
[0020]在一些实施例中，所述光学隔离层与所述红外吸收层的厚度满足：
[0021]n
G
t
G
+n
A
t
A
＝m
×
λ0；
[0022]其中，n
G
代表光学隔离层的厚度，t
G
代表光学隔离层的折射率， n
A
代表红外吸收层的厚度，t
A
代表红外吸收层的折射率，λ0代表待检测波段的中心波长。
[0023]在一些实施例中，所述红外感光元件还包括条状电极；
[0024]所述条状电极设置于所述红外吸收层朝向所述衬底的一侧，且位于所述红外吸收层的相对两边缘位置处，与所述红外吸收层电接触。
[0025]在一些实施例中，所述条状电极朝向所述衬底的一侧表面与所述红外吸收层朝向所述衬底的一侧表面平齐，且所述条状电极的厚度等于或小于所述红外吸收层的厚度。
[0026]在一些实施例中，在所述光学隔离层设置于所述布拉格反射镜与所述红外吸收层之间的所述红外感光元件中，所述红外感光元件还包括电学隔离层；
[0027]所述电学隔离层位于所述红外吸收层背离所述条状电极的一侧，用于实现所述全反射电极层与所述条状电极之间的电隔离。
[0028]本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
[0029]本公开实施例提供了一种便携式量子点红外光谱仪，该红外光谱仪包括红外感光元件，该红外感光元件包括：衬底；光学谐振腔，设置于衬底的一侧；光学谐振腔包括膜层堆叠而构成的布拉格反射镜；红外吸收层，设置于光学谐振腔内，且位于布拉格反射镜背离衬底的一侧。如此，通过将具有布拉格反射镜的光学谐振腔与红外吸收层一体化制作，简化了分光系统光路结构，减小占据空间；同时布拉格反射镜具有特定频率选择性，能够使待检测波段的红外光透过布拉格反射镜被红外吸收层吸收，有利于降低信噪比，提高光谱仪的探
测准确性；将该红外感光元件应用于光谱仪，可使光谱仪具有小型化、结构紧凑、功耗低、便携的特点，可高精确度、快速测量单波段的红外光。
附图说明
[0030]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0031]为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0032]图1为相关技术中一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式量子点红外光谱仪，其特征在于，包括红外感光元件，所述红外感光元件包括：衬底；光学谐振腔，设置于所述衬底的一侧；所述光学谐振腔包括膜层堆叠而构成的布拉格反射镜；红外吸收层，设置于所述光学谐振腔内，且位于所述布拉格反射镜背离所述衬底的一侧。2.根据权利要求1所述的光谱仪，其特征在于，所述布拉格反射镜包括在所述衬底的一侧层叠设置的N层复合膜层以及设置于第N层所述复合膜层背离所述衬底一侧的附加层；其中，1≤N≤4，且N为整数；每层所述复合膜层均包括第一膜层和第二膜层，所述第一膜层位于所述第二膜层朝向所述衬底的一侧，且所述第一膜层的折射率大于所述第二膜层的折射率，所述附加层的折射率大于所述第二膜层的折射率。3.根据权利要求2所述的光谱仪，其特征在于，所述第一膜层的厚度、所述第二膜层的厚度以及所述附加层的厚度满足：n
H
t
H
＝n
L
t
L
＝n
F
t
F
＝λ0/4；其中，n
H
代表第一膜层的厚度，t
H
代表第一膜层的折射率，n
L
代表第二膜层的厚度，t
L
代表第二膜层的折射率，n
F
代表附加层的厚度，t
F
代表附加层的折射率，λ0代表待检测波段的中心波长。4.根据权利要求2或3所述的光谱仪，其特征在于，所述附加层的材料与所述第一膜层的材料相同。5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的光谱仪，其特征在于，所述光学谐振腔还包括全反射电极层；所述全反射电极层设置于所述红外吸收层背离所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐鑫，温崇，陈梦璐，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：新型
国别省市：