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光纤光谱仪结构解析之核心组件
发布日期:2026-04-02 13:53:00

光谱仪原理


光谱仪是一种将复色光按波长分解为单色光,并对其进行检测与定量分析的科学仪器。


目前主流光谱仪多采用Czerny‑Turner 反射式光路结构,该结构以两面凹面反射镜分别作为准直镜与成像镜,使用平面反射光栅作为色散元件实现分光。


一束光从光纤通过SMA905接口后进入光谱仪中。依次通过狭缝→准直镜→光栅→聚焦镜→探测器→A/D转换→FPGA→USB→PC端。


光谱仪结构


1. 入射狭缝


限制入射光的范围,光一般是通过光纤SMA905输入到狭缝,或者是经过透镜汇聚到狭缝内部,用于限制入射光的形状和尺寸。入射狭缝直接影响光谱仪的分辨率和光通量,狭缝越小,分辨率越高,光通量越小,狭缝越大,分辨率越低,光通量越大。


鉴知技术提供10μm、25μm、50μm、100μm、200μm等标准狭缝,同时支持狭缝定制服务。


定制服务1.png


2.准直元件


使狭缝发出的光线变为平行光。该准直元件可以是一独立的透镜、反射镜、或直接集成在色散元件上,如凹面光栅光谱仪中的凹面光栅。


3. 色散元件(光栅)


衍射光栅将从狭缝入射的光在空间上进行色散,使其光强度成为波长的函数。它是光谱仪进行分光检测的基础,是光谱仪的核心部分。对于一个给定的光学平台和阵列式探测器,我们可以通过选择不同的衍射光栅来对光谱仪的光谱覆盖范围、光谱分辨率和杂散光水平进行控制。


进行控制.png


左图:反射型光栅;右图透射型光栅


4. 聚焦反射镜


收集色散的光学信号,使其在焦平面上形成一系列入射狭缝的像,其中每一像点对应于特定波长。

  

5.探测器


光电探测器是光谱仪的核心部分,放置于焦平面,用于测量各波长像点的光强度。该探测器阵列可以是CCD阵列或COMS,材料通常为SI基材料或是InGaAs材料。