色散型光谱仪是什么？

作者：发布时间：2021-05-11 10:00:00点击：1505

色散型光谱仪一般由一个或多个衍射光栅、一段光程以及一个探测阵列组成。光通过入射狭缝被准直照射在衍射光栅上，衍射光栅将光谱成分分散到不同的方向，最后凹面镜将分散的光聚焦到探测器阵列上得到光谱分布。这种光谱仪拥有超高分辨率、宽光谱范围和成熟的技术路线，被广泛使用在各个领域，但其依赖于笨重的色散元件、长光程等，难以实现尺寸的压缩。

通过缩短光程、简化光路、利用微纳制造减小元件尺寸等方法都能实现光谱仪尺寸的减小，但是这些方法会降低光谱分辨率和仪器性能。采用凹面光栅（图1A）、光栅-菲涅耳透镜（图1B）等作为衍射元件能够省略准直和反射元件，实现系统尺寸的压缩，并且已经实现了商业应用。

波导作为自由空间光学的替代品，可以通过倏逝耦合来测量入射光光谱或被分析物的吸收光谱，能够减小光谱仪尺寸而不影响性能。在波导平面上加入如光栅（图2A）、光子晶体（图2B）、全息元件（图2C）、平面阶梯光栅（图2D）、透射波导光栅（图2E）、阵列波导光栅（图2F）等色散元件能够进一步减小光谱仪的尺寸，但制造误差，波导损耗和波导耦合等问题还亟待解决。

此外，进一步减小光电探测器阵列的尺寸、提高探测灵敏度也能够实现性能更好的微型光谱仪，使用超导纳米线的单光子显微光谱仪已经能够进行超细光谱分析。

光栅-菲涅耳透镜.png