一種微型傅里葉變換光譜儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種微型傅里葉變換光譜儀，包括光源、干涉系統(tǒng)，所述干涉系統(tǒng)包括第一分光鏡、動鏡、固定鏡，所述光源射出的光束照射到所述第一分光鏡上，所述第一分光鏡將光束分成兩路，一路照射到動鏡，一路照射到固定鏡，經(jīng)動鏡與固定鏡反射的兩束光再反射到第一分光鏡上，形成干涉光路，并產(chǎn)生干涉條紋，所述動鏡為MEMS微鏡，所述固定鏡為MEMS微鏡或平面鏡，固定鏡是MEMS微鏡時通過產(chǎn)生位移并進行相位調(diào)制。本實用新型微型傅里葉變換光譜儀精度準確、體積小。
【專利說明】一種微型傅里葉變換光譜儀【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于光譜儀【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種微型傅里葉變換光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002]光譜儀器是分析物質(zhì)組成成分以及結(jié)構(gòu)的強有力工具，可以對樣品進行定性和定量分析，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥化工、地礦、石油、煤炭、環(huán)保、海關(guān)、寶石鑒定、刑偵鑒定等領(lǐng)域，且這些領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)的在線實時監(jiān)測以及便攜等要求推動光譜儀器微型化的發(fā)展，并有著廣闊的應(yīng)用空間。但是傳統(tǒng)傅里葉變換光譜儀體積龐大、價格昂貴，不利于產(chǎn)品的普及。
[0003]近幾年來，微型化光譜儀的研究進展非常迅速，現(xiàn)有的微型光譜儀絕大多數(shù)仍采用經(jīng)典光譜儀原理，由于入射狹縫孔徑和光闌的大小限制了光通量并導(dǎo)致效率嚴重下降，對一些微弱信號的分析極為不利。常見的基于調(diào)制原理的微型化光譜儀主要由準直系統(tǒng)、分光系統(tǒng)和探測接收系統(tǒng)組成；分光系統(tǒng)包括分束器及分束器兩個臂上的兩個反射鏡，其中一個反射鏡是動鏡，另一個反射鏡為固定鏡；所述的探測接收系統(tǒng)包括會聚透鏡組和面陣探測器組成。這種光譜儀采用時間調(diào)制方式來實現(xiàn)光信號的調(diào)制，在探測系統(tǒng)接收處依次形成多個定域干涉條紋；作為反射鏡的動鏡需要一套高精度的驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)的重復(fù)性和可靠性難以保證、測量實時性較差，此種光譜儀的機構(gòu)比較復(fù)雜，體積較大。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的在于提出一種精度準確、體積小的微型傅里葉變換光譜儀。
[0005]為達此目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種微型傅里葉變換光譜儀，包括光源、干涉系統(tǒng)，所述干涉系統(tǒng)包括第一分光鏡、動鏡、固定鏡，所述光源 射出的光束照射到所述第一分光鏡上，所述第一分光鏡將光束分成兩路，一路照射到動鏡，一路照射到固定鏡，經(jīng)動鏡與固定鏡反射的兩束光再反射到第一分光鏡上，形成干涉光路，并產(chǎn)生干涉條紋，所述動鏡為MEMS微鏡，所述固定鏡為MEMS微鏡或平面鏡。
[0007]其中，還包括反饋系統(tǒng)，所述反饋系統(tǒng)包括四象限探測器；所述反饋系統(tǒng)通過四象限探測器糾正動鏡鏡面偏轉(zhuǎn)或確定鏡面位置。
[0008]其中，所述反饋系統(tǒng)還包括反饋光源與第二分光鏡，所述反饋光源發(fā)出的光束通過第二分光鏡到達動鏡的鏡面，所述動鏡的鏡面反射回的光束進入四象限探測器，通過四象限探測器觀察光斑的移動來判斷動鏡的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡鏡面的偏轉(zhuǎn)。
[0009]其中，所述反饋系統(tǒng)還包括反射鏡與第二分光鏡，所述光源與所述第一分光鏡之間設(shè)置有第三分光鏡，所述光源發(fā)出的光束經(jīng)過第三分光鏡分成兩路，一路照射到所述反射鏡上，經(jīng)反射鏡入射到第二分光鏡，經(jīng)第二分光鏡入射到動鏡的鏡面，通過四象限探測器觀察光斑的移動來判斷動鏡的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡鏡面的偏轉(zhuǎn)，另一路照射到第一分光鏡。[0010]其中，所述反饋系統(tǒng)還包括反饋光源、第二分光鏡、第四分光鏡，所述反饋光源發(fā)出的光束通過第四分光鏡分成兩路，一路通過第二分光鏡到達動鏡的鏡面，所述動鏡的鏡面反射回的光束進入四象限探測器，通過四象限探測器觀察光斑的移動來判斷動鏡的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡鏡面的偏轉(zhuǎn)，所述光源與所述第一分光鏡之間設(shè)置有第二二向色鏡，所述第四分光鏡分出的另一路光束經(jīng)過所述第二二向色鏡入射到所述第一分光鏡。
[0011]其中，所述反饋系統(tǒng)還包括反饋光源，所述反饋光源發(fā)出的光束傾斜的照射到所述動鏡的鏡面，所述動鏡的鏡面反射回的光束進入四象限探測器，通過四象限探測器觀察光斑的移動來判斷動鏡的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡鏡面的偏轉(zhuǎn)。
[0012]其中，所述光源與所述第一分光鏡之間設(shè)置有準直系統(tǒng)，所述準直系統(tǒng)包括會聚透鏡組和準直透鏡組，所述光源發(fā)出的光經(jīng)會聚透鏡組照射到樣品池，經(jīng)樣品反射產(chǎn)生激發(fā)光，參考光和激發(fā)光經(jīng)準直透鏡組出射到第一分光鏡。
[0013]其中，所述第三分光鏡與所述第一分光鏡之間設(shè)置有準直系統(tǒng)，所述準直系統(tǒng)包括會聚透鏡組和準直透鏡組，所述光源發(fā)出的光經(jīng)會聚透鏡組照射到樣品池，經(jīng)樣品反射產(chǎn)生激發(fā)光，參考光和激發(fā)光經(jīng)準直透鏡組出射到第一分光鏡。
[0014]其中，所述光源與所述第二二向色鏡之間設(shè)置有準直系統(tǒng)，所述準直系統(tǒng)包括會聚透鏡組和準直透鏡組，所述光源發(fā)出的光經(jīng)會聚透鏡組照射到樣品池，經(jīng)樣品反射產(chǎn)生激發(fā)光，激發(fā)光依次經(jīng)準直透鏡組、所述第二二向色鏡出射到第一分光鏡。
[0015]其中，還包括探測接收系統(tǒng)，所述探測接收系統(tǒng)包括第四分光鏡、第一探測器、第三探測器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述干涉系統(tǒng)射出的光經(jīng)第四分光鏡分為兩路，一路光經(jīng)第一探測器接收，另一路光照射到樣品上，經(jīng)樣品反射后通過會聚透鏡組，經(jīng)第三探測器接收，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對第一探測器與第三探測器接收到的干涉圖樣進行傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，得到所要求的光譜圖。
[0016]其中，還包括探測接收系統(tǒng)，所述探測接收系統(tǒng)包括二向色鏡、濾光片、第一探測器、第二探測器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述干涉系統(tǒng)射出的光經(jīng)二向色鏡及濾光片將參考光和激發(fā)光的干涉圖樣分開，利用第一探測器和第二探測器分別接收參考光和激發(fā)光的干涉圖樣，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對接收到的干涉圖樣進行傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，得到所要求的光譜圖。
[0017]其中，還包括探測接收系統(tǒng)，所述探測接收系統(tǒng)包括二向色鏡、濾光片、第一探測器、第二探測器及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述干涉系統(tǒng)射出的光經(jīng)二向色鏡及濾光片將參考光和激發(fā)光的干涉圖樣分開，利用第一探測器和第二探測器分別接收參考光和激發(fā)光的干涉圖樣，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對接收到的干涉圖樣進行傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，得到所要求的光譜圖。
[0018]本實用新型的有益效果為:本實用新型的干涉系統(tǒng)中的動鏡采用MEMS微鏡，固定鏡采用MEMS微鏡或平面鏡，使得該微型傅里葉變換光譜儀的動鏡的運動精度準確，可重復(fù)性高；通過MEMS微鏡可以實現(xiàn)固定鏡的動態(tài)校準，保證固定鏡與動鏡保持垂直。本實用新型的微型傅里葉變換光譜儀是依賴于固定鏡與動鏡的運動掃描系統(tǒng)，相當于色散掃描的光譜儀，其結(jié)構(gòu)簡單，所用器件少。另外，將干涉系統(tǒng)整個設(shè)置在一個微型硅片上，提高干涉系統(tǒng)的控制精度，并實現(xiàn)集成化、模塊化，其整體體積小，重量輕，實現(xiàn)光譜儀的微型化；且利用MEMS器件降低生產(chǎn)成本以及組裝難度，提高組裝精度；增加反饋系統(tǒng)，可實時調(diào)節(jié)MEMS微鏡出現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)，保證微鏡沿光軸方向運動，從而保證干涉圖樣的準確度；利用一個光源作為參考光與激發(fā)光，可以減少光源的數(shù)量，進而減小光譜儀的體積。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的微型傅里葉變換光譜儀第一實施方式示意圖；
[0020]圖2是本實用新型的微型傅里葉變換光譜儀第二實施方式示意圖；
[0021]圖3是本實用新型的微型傅里葉變換光譜儀第三實施方式示意圖；
[0022]圖4是本實用新型的微型傅里葉變換光譜儀第四實施方式示意圖；
[0023]圖5是本實用新型的微型傅里葉變換光譜儀第五實施方式示意圖；
[0024]圖6是本實用新型的微型傅里葉變換光譜儀中電熱式垂直大位移結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中:1、光源；2、會聚透鏡組；3、樣品池；4、準直透鏡組；5、第一分光鏡；6、固定鏡；7、動鏡；8、第一二向色鏡；9、濾光片；10、第一探測器；11、第二探測器；12、反饋光源；
13、第二分光鏡；14、四象限探測器；15、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；16、第三分光鏡；17、反射鏡；18、第四分光鏡；19、第二二向色鏡；20、第三探測器；21、鏡面；22、第三雙壓電晶片；23、第二連接梁；24、第二雙壓電晶片；25、第一連接梁；26、第一雙壓電晶片；27、基座。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本實用新型的技術(shù)方案。
[0027]如圖1至5所示，一種微型傅里葉變換光譜儀，包括光源1、干涉系統(tǒng)，干涉系統(tǒng)包括第一分光鏡5、動鏡7、固定鏡6,光源I射出的光束照射到第一分光鏡5上,第一分光鏡5將光束分成兩路，一路照射到動鏡7，一路照射到固定鏡6，經(jīng)動鏡7與固定鏡6反射的兩束光再反射到第一分光鏡5上,形成干涉光路,并產(chǎn)生干涉條紋,其中,動鏡7為MEMS微鏡，固定鏡6為MEMS微鏡或平面鏡，當固定鏡是MEMS微鏡時通過產(chǎn)生位移進行相位調(diào)制。當該干涉系統(tǒng)中的動鏡與固定鏡均采用MEMS微鏡時，本實用新型的微型傅里葉變換光譜儀的動鏡的運動精度準確，可重復(fù)性高；該微型傅里葉變換光譜儀通過MEMS微鏡可以實現(xiàn)固定鏡的動態(tài)校準，保證固定鏡與動鏡保持垂直。
[0028]進一步地,干涉系統(tǒng)的動鏡7、固定鏡6以及第一分光鏡5設(shè)置于娃片上。這可以提高干涉系統(tǒng)的控制精度，并實現(xiàn)集成化、模塊化，其整體體積小，重量輕，實現(xiàn)光譜儀的微型化；且利用MEMS器件降低生產(chǎn)成本以及組裝難度，提高組裝精度。
[0029]其中，該微型傅里葉變換光譜儀還包括反饋系統(tǒng)，該反饋系統(tǒng)包括四象限探測器14 ;反饋系統(tǒng)通過四象限探測器14糾正動鏡7鏡面偏轉(zhuǎn)或確定鏡面位置。
[0030]如圖1所示，作為本實用新型的第一種優(yōu)選實施例，該微型傅里葉變換光譜儀的反饋系統(tǒng)還包括反饋光源12與第二分光鏡13 ;該反饋光源12發(fā)出的光束通過第二分光鏡13到達動鏡7的鏡面，動鏡7的鏡面反射回的光束進入四象限探測器14，通過四象限探測器14觀察光斑的移動來判斷動鏡7的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡7鏡面的偏轉(zhuǎn)。
[0031]光源I與第一分光鏡5之間設(shè)置有準直系統(tǒng),準直系統(tǒng)包括會聚透鏡組2和準直透鏡組4，光源I發(fā)出的光經(jīng)會聚透鏡組2照射到樣品池3，經(jīng)樣品反射產(chǎn)生激發(fā)光，參考光和激發(fā)光經(jīng)準直透鏡組4出射到第一分光鏡5,第一分光鏡5將光束分成兩路,一路照射到動鏡7，一路照射到固定鏡6，經(jīng)動鏡7與固定鏡6反射的兩束光再反射到第一分光鏡5上，形成干涉光路，并產(chǎn)生干涉條紋。
[0032]該微型傅里葉變換光譜儀還包括探測接收系統(tǒng)，該探測接收系統(tǒng)包括二向色鏡8、濾光片9、第一探測器10、第二探測器11及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15，干涉系統(tǒng)射出的干涉光經(jīng)二向色鏡8及濾光片9，將干涉光中的參考光和激發(fā)光的干涉圖樣分開，利用第一探測器10和第二探測器11分別接收參考光和激發(fā)光的干涉圖樣，最終由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15對接收到的干涉圖樣進行傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，得到所要求的光譜圖。
[0033]在本實施例中，激發(fā)光和參考光為同一光源I發(fā)出的光束，這樣可以減少光源I的數(shù)量，減小光譜儀的體積。
[0034]如圖2所示，作為本實用新型的第二種優(yōu)選實施例，該微型傅里葉變換光譜儀的反饋系統(tǒng)還包括反射鏡17與第二分光鏡13,光源I與第一分光鏡5之間設(shè)置有第三分光鏡16，光源I發(fā)出的光束經(jīng)過第三分光鏡16分成兩路，一路照射到反射鏡17上，經(jīng)反射鏡17入射到第二分光鏡13，經(jīng)第二分光鏡13入射到動鏡7的鏡面，通過四象限探測器14觀察光斑的移動來判斷動鏡7的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡7鏡面的偏轉(zhuǎn)，另一路照射到第一分光鏡5。
[0035]第三分光鏡16與第一分光鏡5之間設(shè)置有準直系統(tǒng),準直系統(tǒng)包括會聚透鏡組2和準直透鏡組4，光源I發(fā)出的光經(jīng)第三分光鏡16分出的另一路光束通過會聚透鏡組2照射到樣品池3，經(jīng)樣品反射產(chǎn)生激發(fā)光，參考光和激發(fā)光經(jīng)準直透鏡組4出射到第一分光鏡5，第一分光鏡5將光束分成兩路，一路照射到動鏡7，一路照射到固定鏡6，經(jīng)動鏡7與固定鏡6反射的兩束光再反射到第一分光鏡5上，形成干涉光路，并產(chǎn)生干涉條紋。
[0036]該微型傅里葉變換光譜儀還包括探測接收系統(tǒng)，探測接收系統(tǒng)包括二向色鏡8、濾光片9、第一探測器10、第二探測器11及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15，干涉系統(tǒng)射出的干涉光經(jīng)二向色鏡8及濾光片9，將參考光和激發(fā)光的干涉圖樣分開，利用第一探測器10和第二探測器11分別接收參考光和激發(fā)光的干涉圖樣，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15對接收到的干涉圖樣進行傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，得到所要求的光譜圖。
[0037]在本實施例中，光源I發(fā)出的光即作為參考光、激發(fā)光，又作為反饋光源，這樣可以減少光源的數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。
[0038]如圖3所示，作為本實用新型的第三種優(yōu)選實施例，該微型傅里葉變換光譜儀的反饋系統(tǒng)還包括反饋光源12、第二分光鏡13、第四分光鏡18，反饋光源12發(fā)出的光束通過第四分光鏡18分成兩路，一路通過第二分光鏡13到達動鏡7的鏡面，動鏡7的鏡面反射回的光束進入四象限探測器14，通過四象限探測器14觀察光斑的移動來判斷動鏡7的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡7鏡面的偏轉(zhuǎn)；光源I與第一分光鏡5之間設(shè)置有第二二向色鏡19，第四分光鏡18分出的另一路光束經(jīng)過第二二向色鏡19入射到第一分光鏡5。
[0039]光源I與第二二向色鏡19之間設(shè)置有準直系統(tǒng)，準直系統(tǒng)包括會聚透鏡組2和準直透鏡組4，光源I發(fā)出的光經(jīng)會聚透鏡組2照射到樣品池3，經(jīng)樣品反射產(chǎn)生激發(fā)光，激發(fā)光依次經(jīng)準直透鏡組4、第二二向色鏡19出射到第一分光鏡5，第一分光鏡5將光束分成兩路，一路照射到動鏡7，一路照射到固定鏡6，經(jīng)動鏡7與固定鏡6反射的兩束光再反射到第一分光鏡5上，形成干涉光路，并產(chǎn)生干涉條紋。[0040]該微型傅里葉變換光譜儀還包括探測接收系統(tǒng)，探測接收系統(tǒng)包括二向色鏡8、濾光片9、第一探測器10、第二探測器11及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15，干涉系統(tǒng)射出的干涉光經(jīng)二向色鏡8及濾光片9，將參考光和激發(fā)光的干涉圖樣分開，利用第一探測器10和第二探測器11分別接收參考光和激發(fā)光的干涉圖樣，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15對接收到的干涉圖樣進行傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，得到所要求的光譜圖。
[0041]在本實施例中,光源I發(fā)出的光僅作為激發(fā)光，而反饋光源12發(fā)出的光即作為參考光，又作為反饋光源，這樣可以減少光源的數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。
[0042]如圖4所示，作為本實用新型的第四種優(yōu)選實施例，該微型傅里葉變換光譜儀的反饋系統(tǒng)還包括反饋光源12，反饋光源12發(fā)出的光束傾斜的照射到動鏡7的鏡面，動鏡7的鏡面反射回的光束進入四象限探測器14，通過四象限探測器14觀察光斑的移動來判斷動鏡7的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡7鏡面的偏轉(zhuǎn)。在本實施例中，反饋光源12的傾斜角度可根據(jù)光源到動鏡7的距離和四象限探測器的大小來決定。
[0043]光源I與第一分光鏡5之間設(shè)置有準直系統(tǒng)，準直系統(tǒng)包括會聚透鏡組2和準直透鏡組4，光源I發(fā)出的光經(jīng)會聚透鏡組2照射到樣品池3，經(jīng)樣品反射產(chǎn)生激發(fā)光，參考光和激發(fā)光經(jīng)準直透鏡組4出射到第一分光鏡5,第一分光鏡5將光束分成兩路,一路照射到動鏡7，一路照射到固定鏡6，經(jīng)動鏡7與固定鏡6反射的兩束光再反射到第一分光鏡5上，形成干涉光路，并產(chǎn)生干涉條紋。
[0044]該微型傅里葉變換光譜儀還包括探測接收系統(tǒng)，探測接收系統(tǒng)包括二向色鏡8、濾光片9、第一探測器10、第二探測器11及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15，干涉系統(tǒng)射出的光經(jīng)二向色鏡8及濾光片9將參考光和激發(fā)光的干涉圖樣分開，利用第一探測器10和第二探測器11分別接收參考光和激發(fā)光的干涉圖樣，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15對接收到的干涉圖樣進行傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，得到所要求的光譜圖。
[0045]在本實施例中，反饋光源12可以通過簡單的傾斜入射的方式照射到動鏡7上，可以減少器件，降低生產(chǎn)成本，減小該光譜儀的體積。
[0046]如圖5所示，作為本實用新型的第五種優(yōu)選實施例，該微型傅里葉變換光譜儀的反饋系統(tǒng)還包括反射鏡17與第二分光鏡13,光源I與第一分光鏡5之間設(shè)置有第三分光鏡16，光源I發(fā)出的光束經(jīng)過第三分光鏡16分成兩路，一路照射到反射鏡17上，經(jīng)反射鏡17入射到第二分光鏡13，經(jīng)第二分光鏡13入射到動鏡7的鏡面，通過四象限探測器14觀察光斑的移動來判斷動鏡7的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡7鏡面的偏轉(zhuǎn)，另一路照射到第一分光鏡5后，其中一路照射到動鏡7，其中另一路照射到固定鏡6，經(jīng)動鏡7與固定鏡6反射的兩束光再反射到第一分光鏡5上，形成干涉光路，并產(chǎn)生干涉條紋。
[0047]該微型傅里葉變換光譜儀還包括探測接收系統(tǒng)，探測接收系統(tǒng)包括第四分光鏡18、第一探測器10、第三探測器20及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15，干涉系統(tǒng)射出的光經(jīng)第四分光鏡18分為兩路，一路光經(jīng)第一探測器10接收，另一路光照射到樣品3上，經(jīng)樣品3反射后通過會聚透鏡組2，經(jīng)第三探測器20接收，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)15對第一探測器10與第三探測器20接收到的干涉圖樣進行傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，得到所要求的光譜圖。
[0048]本實施例中，光源I作為參考光、激發(fā)光，反饋光源，可以減少光源的數(shù)量，降低生產(chǎn)成本，減小光譜儀的體積。
[0049]在本實用新型中，通過增加反饋系統(tǒng)，可以實時調(diào)節(jié)MEMS微鏡出現(xiàn)的偏轉(zhuǎn)，可以使微鏡時刻沿著光軸方向運動，保證干涉圖樣的準確性。
[0050]本實用新型利用MEMS微鏡作為傅里葉變換光譜儀光路中的動鏡9和固定鏡8，并將干涉系統(tǒng)制作于半導(dǎo)體基座上。同時，利用MEMS微鏡體積小，不需要額外驅(qū)動控制器件的特點，使得光譜儀的重量輕，攜帶方便，容易實現(xiàn)模塊化、集成化、微型化；同時，利用半導(dǎo)體集成加工工藝，使產(chǎn)品集成到一個模塊上，提高了系統(tǒng)的可靠度。優(yōu)選的，在本實用新型的實施例中，制作MEMS微鏡的基本原理及制作工藝，可參考美國佛羅里達大學(xué)謝會開教授等在 2009 年發(fā)表于 JEMEMS 上的 “An Electrothermal Tip-Tilt-Piston MicromirrorBased on Folded Dual S-Shaped Bimorphs ”,其基底材料為絕緣體上娃,該MEMS為電熱式垂直大位移MEMS，其結(jié)構(gòu)如圖6所示，MEMS微鏡的鏡面21在第一連接梁25與第二連接梁23的連接支撐下進行微動調(diào)節(jié)，同時，第一連接梁25上設(shè)置有第一雙壓電晶片26，第二連接梁23上設(shè)置有第二雙壓電晶片24，并在鏡面21與第二連接梁23的連接處設(shè)置有第三雙壓電晶片22，第一連接梁25連接于基座27上。以上結(jié)合具體實施例描述了本實用新型的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本實用新型的原理，而不能以任何方式解釋為對本實用新型保護范圍的限制。基于此處的解釋，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動即可聯(lián)想到本實用新型的其它【具體實施方式】，這些方式都將落入本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種微型傅里葉變換光譜儀，包括光源(I)、干涉系統(tǒng)，所述干涉系統(tǒng)包括第一分光鏡(5)、動鏡(7)、固定鏡(6),所述光源(I)射出的光束照射到所述第一分光鏡(5)上,所述第一分光鏡(5)將光束分成兩路，一路照射到動鏡(7)，一路照射到固定鏡(6)，經(jīng)動鏡(7)與固定鏡(6)反射的兩束光再反射到第一分光鏡(5)上，形成干涉光路，并產(chǎn)生干涉條紋，其特征在于:所述動鏡(7)為MEMS微鏡，所述固定鏡(6)為MEMS微鏡或平面鏡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型傅里葉變換光譜儀，其特征在于:還包括反饋系統(tǒng)，所述反饋系統(tǒng)包括四象限探測器(14);所述反饋系統(tǒng)通過四象限探測器(14)糾正動鏡(7)鏡面偏轉(zhuǎn)或確定鏡面位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微型傅里葉變換光譜儀，其特征在于:所述反饋系統(tǒng)還包括反饋光源(12)與第二分光鏡(13)，所述反饋光源(12)發(fā)出的光束通過第二分光鏡(13)到達動鏡(7)的鏡面，所述動鏡(7)的鏡面反射回的光束進入四象限探測器(14)，通過四象限探測器(14)觀察光斑的移動來判斷動鏡(7)的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡(7)鏡面的偏轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微型傅里葉變換光譜儀，其特征在于:所述反饋系統(tǒng)還包括反射鏡(17)與第二分光鏡(13),所述光源(I)與所述第一分光鏡(5)之間設(shè)置有第三分光鏡(16)，所述光源(I)發(fā)出的光束經(jīng)過第三分光鏡(16)分成兩路，一路照射到所述反射鏡(17)上，經(jīng)反射鏡(17)入射到第二分光鏡(13)，經(jīng)第二分光鏡(13)入射到動鏡(7)的鏡面，通過四象限探測器(14)觀察光斑的移動來判斷動鏡(7)的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡(7)鏡面的偏轉(zhuǎn)，另一路照射到第一分光鏡(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微型傅里葉變換光譜儀，其特征在于:所述反饋系統(tǒng)還包括反饋光源(12)、第二分光鏡(13)、第四分光鏡(18)，所述反饋光源(12)發(fā)出的光束通過第四分光鏡(18)分成兩路，一路通過第二分光鏡(13)到達動鏡(7)的鏡面，所述動鏡(7)的鏡面反射回的光束進入四象限探測器(14)，通過四象限探測器(14)觀察光斑的移動來判斷動鏡(7)的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡(7)鏡面的偏轉(zhuǎn)，所述光源(I)與所述第一分光鏡(5)之間設(shè)置有第二二向色鏡(19)，所述第四分光鏡(18)分出的另一路光束經(jīng)過所述第二二向色鏡(19)入射到所述第一分光鏡(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微型傅里葉變換光譜儀，其特征在于:所述反饋系統(tǒng)還包括反饋光源(12)，所述反饋光源(12)發(fā)出的光束傾斜的照射到所述動鏡(7)的鏡面，所述動鏡(7)的鏡面反射回的光束進入四象限探測器(14)，通過四象限探測器(14)觀察光斑的移動來判斷動鏡(7)的偏轉(zhuǎn)情況，并利用MEMS控制系統(tǒng)及時調(diào)整鏡面，可實現(xiàn)實時糾正動鏡(7)鏡面的偏轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或6所述的一種微型傅里葉變換光譜儀，其特征在于:所述光源(I)與所述第一分光鏡(5)之間設(shè)置有準直系統(tǒng)，所述準直系統(tǒng)包括會聚透鏡組(2)和準直透鏡組(4)，所述光源(I)發(fā)出的光經(jīng)會聚透鏡組(2)照射到樣品池(3)，經(jīng)樣品反射產(chǎn)生激發(fā)光，參考光和激發(fā)光經(jīng)準直透鏡組(4)出射到第一分光鏡(5)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種微型傅里葉變換光譜儀，其特征在于:所述第三分光鏡(16)與所述第一分光鏡(5)之間設(shè)置有準直系統(tǒng)，所述準直系統(tǒng)包括會聚透鏡組(2)和準直透鏡組(4)，所述光源(I)發(fā)出的光經(jīng)會聚透鏡組(2)照射到樣品池(3)，經(jīng)樣品反射產(chǎn)生激發(fā)光，參考光和激發(fā)光經(jīng)準直透鏡組(4)出射到第一分光鏡(5)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種微型傅里葉變換光譜儀，其特征在于:所述光源(I)與所述第二二向色鏡(19)之間設(shè)置有準直系統(tǒng)，所述準直系統(tǒng)包括會聚透鏡組(2)和準直透鏡組(4)，所述光源(I)發(fā)出的光經(jīng)會聚透鏡組(2)照射到樣品池(3)，經(jīng)樣品反射產(chǎn)生激發(fā)光，激發(fā)光依次經(jīng)準直透鏡組(4)、所述第二二向色鏡(19)出射到第一分光鏡(5)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種微型傅里葉變換光譜儀，其特征在于:還包括探測接收系統(tǒng)，所述探測接收系統(tǒng)包括第四分光鏡(18)、第一探測器(10)、第三探測器(20)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(15)，所述干涉系統(tǒng)射出的光經(jīng)第四分光鏡(18)分為兩路，一路光經(jīng)第一探測器(10)接收，另一路光照射到樣品(3)上，經(jīng)樣品(3)反射后通過會聚透鏡組(2)，經(jīng)第三探測器(20)接收，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(15)對第一探測器(10)與第三探測器(20)接收到的干涉圖樣進行傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，得到所要求的光譜圖。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種微型傅里葉變換光譜儀，其特征在于:還包括探測接收系統(tǒng)，所述探測接收系統(tǒng)包括二向色鏡(8)、濾光片(9)、第一探測器(10)、第二探測器(11)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(15)，所述干涉系統(tǒng)射出的光經(jīng)二向色鏡(8)及濾光片(9)將參考光和激發(fā)光的干涉圖樣分開，利用第一探測器(10)和第二探測器(11)分別接收參考光和激發(fā)光的干涉圖樣，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(15)對接收到的干涉圖樣進行傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，得到所要求的光譜圖。
12.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種微型傅里葉變換光譜儀，其特征在于:還包括探測接收系統(tǒng)，所述探測接收系統(tǒng)包括二向色鏡(8)、濾光片(9)、第一探測器(10)、第二探測器(11)及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(15)，所述干涉系統(tǒng)射出的光經(jīng)二向色鏡(8)及濾光片(9)將參考光和激發(fā)光的干涉圖樣分開，利用第一探測器(10)和第二探測器(11)分別接收參考光和激發(fā)光的干涉圖樣，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(15)對接收到的干涉圖樣進行傅里葉變換的數(shù)據(jù)處理，得到所要求的光譜圖。
【文檔編號】G01N21/45GK203396702SQ201320374721
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】王元光, 謝會開, 陳巧, 蘭樹明, 王東琳, 周正偉 申請人:無錫微奧科技有限公司