[发明专利]一种提高特征峰附近光谱分辨率的拉曼光谱仪芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高特征峰附近光谱分辨率的拉曼光谱仪芯片。

背景技术

微型拉曼光谱仪能够测定特定的化学成分，在食品安全、医疗卫生、环境检测等领域具有广阔的应用前景。微型拉曼光谱仪已有很多商用产品，但这些产品在应用中还存在着价格高、波长分辨率低、体积重量大等缺点，如美国AhuraScient ific公司的微型拉曼频谱仪，美国DeltaNu公司的掌上型拉曼光谱仪等，其结构与传统的拉曼光谱仪的结构相同，是大型光谱仪的小型化，但在小型化的同时也造成了光学性能的降低。

发明内容

本发明提供了一种提高特征峰附近光谱分辨率的拉曼光谱仪芯片，其克服了背景技术中拉曼光谱仪所存在的体积大、价格高、光谱分辨率低等不足。

本发明解决其技术问题的所采用的技术方案是：

一种提高特征峰附近光谱分辨率的拉曼光谱仪芯片，它包括一基板(10)、一第一级阵列波导光栅(20)、一第二级N个阵列波导光栅(30)一光传导件(40)、一光电探测器阵列(50)和一输入光纤(60)，所述第一级阵列波导光栅(20)、第二级N个阵列波导光栅(30)、光传导件(40)和光电探测器阵列(50)都设在基板(10)上，所述第二级N个阵列波导光栅(30)具有波导阵列输出(70)；

拉曼散射光经输入光纤(60)进入第一级阵列波导光栅(20)以分光为N个不同波长的输出光，N个输出光分别进入第二级的N个阵列波导光栅(30)以再次分光，使特定波长的光在波导阵列输出(70)的特定波导输出，经光传导件(40)传导再照射在光电探测器阵列(50)的特定像元以转化成数字信号，所述特定波长、特定波导、特定像元一一对应。

一较佳实施例之中：所述基板(10)选用硅片。

一较佳实施例之中：所述光传导件(40)采用斜面镜。

一较佳实施例之中：它还包括一楔形波导(80)，所述楔形波导(80)设在基板(10)上，且，耦合在输入光纤(60)和第一级阵列波导光栅(20)间，从而降低光的耦合和传输损耗。

一较佳实施例之中：所述基板(10)和光电探测器阵列(50)通过光学树脂对准粘合在一起。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1、采用级联阵列波导光栅实现分光功能，第一级阵列波导光栅完成第一级分光后，根据针对的化学物质检测需求，第一级阵列波导光栅的N个输出光作为第二级的N个阵列波导光栅的输入光波导，由第二级的N个阵列波导光栅进行第二次分光，则能产生如下技术效果：a、能在较高灵敏度条件下在N个特征峰(N个波长段，该N个波长段与一种或多种目标检测物质的特征峰一一对应)附近实现较高的波长分辨率，尤其适合于采用拉曼光谱对一种或多种化学物质的痕量检测；b、无需较大的光程差就可在数个特征峰附近实现较高的光谱分辨率，有效减小了光谱仪的体积和重量。和F-P腔相比，可以在不减弱光强的条件下实现分光，尤其适合拉曼光谱中微弱散射光的检测；c、具有无需繁琐的光学对准，抗震动，冲击能力强，稳定可靠的特点；d、价格低、体积小，重量轻，能够批量生产。

2、输入光纤和阵列波导光栅通过楔形波导连接，从而降低光的耦合和传输损耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1绘示了一较佳实施例的拉曼光谱仪芯片的示意图。

具体实施方式

请查阅图1，一种提高特征峰附近光谱分辨率的拉曼光谱仪芯片，它包括一基板10、一第一级阵列波导光栅20、一第二级N个阵列波导光栅30、一光传导件40、一光电探测器阵列50、一输入光纤60和一楔形波导80。所述第二级N个阵列波导光栅30包括并列的N个阵列波导光栅，所述第二级N个的每个阵列波导光栅30都具有波导阵列输出70。所述第一阵列波导光栅20，用于分光，以使N个不同特定波长的输出光分别进入第二级的N个阵列波导光栅30；所述第二级N个中的每个阵列波导光栅30用于对每个输出光进行再次分光，以使每个阵列波导光栅30使不同特定波长的光色散进入波导阵列输出70的不同特定波导，用于使不同特定波导输出不同特定波长的光。本实施例之中，所述基板10选用硅片，所述光传导件40采用斜面镜。