公开了一种分光光度计，其包括单块半导体基底、一个或多个波长色散装置、以及一个或多个波长探测装置，其中所述单块基底(1)具有波导装置(2)和一个或多个谐振器(3-14)，这些谐振器充当特定光线波长的探测器，且被布置成靠近波导装置，使得针对所述光波长可出现逐渐消失的光耦合。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种识别和量化物质的设备，更具体地，本专利技术涉及分光光度计，其中在光色散装置和光探测装置之间没有物理的分离。此外，本专利技术还涉及一种无移动部件的分光光度计。
技术介绍
分光光度学是对电磁光谱的研究。分光光度学涉及分光光度计的使用。分光光度计是可根据光的波长测量光的强度的一种光度计——用于测量光强度的设备。这样的分光光度计用在很多领域例如化学、生物学、法庭科学、空间和地球观测、安全以及多种工业中。 分光光度计例如在平板显示器或电子照相机中的颜色识别、对静电印刷的颜色控制、环境监测和与颜色/波长识别相关的过程控制中有另外的广泛应用。分光光度计的最常见的应用是光吸收的测量，但分光光度计可被设计成测量例如材料或设备的漫反射比和透射或发射光谱。分光光度计原则上可以在光的电磁辐射光谱的整个波长范围内操作。但是，大多数分光光度计在电磁光谱的可见光、红外光、近红外光、中红外光或紫外光波长范围内操作。分光光度计的波长区域和范围部分地由该分光光度计被设计成收集的光谱数据、光色散的类型以及所使用的光探测系统确定。这又限制了分光光度计的采集速度、灵敏度和分辨率能力。传统的分光系统可分为两类(a)色散系统和(b)干涉(FTIR)系统。在这两种情况下，基本系统由光利用光栅或线性驱动机构被色散(在光谱上或时间上)所使用的装置加上探测元件(通常是基于半导体的光电探测器或光电倍增管)构成。因此这样的系统至少由两个部件组成。实际上，为了使分光光度计有效地运行，这样的系统需要多个额外的光学元件，例如透镜、反射镜、遮光器、狭缝和光学斩波器。历史上，分光光度计使用单色器来分析光谱，但是也有使用诸如CCD阵列的光传感器阵列的分光光度计。例如在GB 0525408. 1中示出了这样的系统。由于部件的数量，这样的分光光度计是复杂的。这些系统通常包含使光色射的机械光栅单色器、狭缝、遮光板和冷却式光电探测器、透镜、反射镜和遮光器，为了使分光光度计正确地运行，所有这些部件必须恰当地对准。由于部件的复杂性和大数量，这些系统易于发生故障，有相对慢的采集时间，制造起来昂贵，并且有与杂散光相关的问题，因为被引入光学系统的每个额外的组件均会造成光子的损失，所以降低了信号强度。这一问题在包括光色散和光探测组件(光路)的分光光度计的组件之间有大的空间分离时增大。此外，基于阵列的分光计具有其光学特性是固定的额外的缺点，使得例如不可能如在常规的基于光栅的分光计中可能的那样通过改变狭缝的宽度来增加光谱分辨率或灵敏度。此外，在严格的应用例如要求分光光度计是便携式的那些应用中，这些系统不是理想的，因为它们很重，尺寸大，且易于由于光路的损坏或未对准、由于应力破坏等而发生故障。这在系统用在太空、航空和其他恶劣的环境中时加剧，因为传统的FIlR和具有机械驱动移动部件的基于光栅的仪器是脆弱的仪器，其不能很好地处理振动应力和发射的应力、太空真空和温度的极限。质量和尺寸是对分配给有效载荷的资源的额外消耗。对可见光区域的CCD阵列当用在分光光度计中时稍微减少对能量资源的压力，但可受到宇宙辐射的影响并易受对准误差的影响。如果在仪器中的分光光度计有显著更低的成本、更轻的重量、更小的尺寸、严格的和组合的信号处理能力，则很多所关注的额外应用产生。为了克服这些缺点的一些，本领域开发出了微型化的分光光度测定系统，例如微机电系统(MEMS)，如题为 “Structure and method for a microelectromechanic cylindrical reflective diffraction grating spectrophotometer，，的美国专利 US7106441的微机电系统，该专利公开一种具有旋转圆柱形反射衍射光栅的可调谐MEMS分光光度计，该旋转圆柱形反射衍射光栅与光电探测器和罗兰圆上的光纤光源集成在一个单块硅基底上。其他的例子包括在US2008198388中公开的分光光度计，US2008198388描述了具有移动扫描反射镜的小型傅立叶变换分光光度计；US2006132764描述了具有耦合到光电探测器的阵列式波导光栅的基于集成光学器件的高分辨率分光光度计；US2004145738描述了具有旋转光栅的MEMS分光光度计；DE10216047描述了具有内部样本保持腔、光入射口和光出射口的多反射光学单元，其没有可移动的反射镜或其它可移动地连接的光学组件， 该单元的反射表面可以采用多个反射镜的相对的抛物面或平行对、圆柱形、圆形或螺旋形布置的形式；以及US6249346描述了一种整体地构造在硅基底上的微型分光光度计。该分光光度计包括凹光栅，凹光栅用于使光波色散并将反射光聚焦在位于硅桥上的光电二极管阵列上。所有上述分光光度计的方法克服了上面确定的问题，因为它们提供分光光度计的尺寸的减小，然而它们都具有下列缺点它们具有一个或多个移动部件、在结构上不单一或在其结构上复杂、或者由于微型化而具有差的光色散特性和差的分辨率。因此，这些技术并不能完全解决上面描述的问题，因为它们易于发生故障、有杂散光问题、且通常生产起来昂贵和困难、或由于微型化而有差的光色散特性和差的分辨率。为了克服这些缺点的一些，开发了其他类型的分光光度计。这些分光光度计包括例如题为 “Integrated optics based high resolution spectrophotometer，，的美国申请号 US 11/015，482 ；题为“Spectrophotometer and spectrophotometric processing using Fabry-Perot resonators"的 W02007072428 ； M % "Multiple-wavelength spectrophotometer and photodiode arrayed photodetector”白勺日本专禾U 串 i青号 JP1990128765 ；题为 “variable filter based optical spectrometer” 的美国国家专利号 6785002 ；题为 “Monolithic spectrophotometer” 的美国国家专利号 6249346 ；题为 “Chip-scale optical spectrum analyzers with enhanced resolution，，的美国国家专利申请号11/206,900。所有上述现有技术利用用于光色散和探测的分离的组件，导致在制造期间的问题和性能的下降。所有上述分光光度计依然具有分离的单色器和探测光学器件，意味着在微型等级上，它们将缺乏分辨率(由于色散和探测元件之间有限的空间分离)，且难以制造(由于需要精确的对准)，并具有与杂散光的效应相关的问题(因为强光在分光光度计中可被容易地散射)。也称为微圆盘谐振器或谐振器的、用于在电信中将特定的波长添加到光纤电缆并从光纤电缆移除的圆盘共振器在本领域中是已知的。圆盘谐振器的实例包括题为“Tuneable optical filter”的美国专利申请号10/323195，其描述了具有谐振器的可调谐滤波器，该谐振器具有依赖于所提供的可变间隙的谐振器频率。尽管该申请描述了光滤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·约翰·斯威尼，
申请(专利权)人：泽尼尔有限公司，
类型：发明
国别省市：
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