[发明专利]光谱测量装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及光谱探测领域，尤其涉及一种光谱测量装置及系统。

背景技术

对于具有多层薄膜结构的待测量样品，在光谱测量过程中，是通过将测量光照射在待测量样品的任一层薄膜表面进行检测，由于测量光具有一定的发散性，且受环境因素影响，使测量过程中无法区分该薄膜表面与待测量样品其他表面反射或者透射的光，导致测试数据无法准确反映该薄膜表面的反射率、透射率数据或光能量数据。为解决该技术问题，出现了高分辨率的空间结构设计(如高倍显微镜等)，虽然可以解决上述的问题，但成本较高。

发明内容

基于此，有必要提供一种准确反映待测量样品薄膜表面的反射率、透射率和光能量数据，且结构简单、成本低的光谱测量装置及系统。

一种光谱测量装置包括光源产生器，用于产生测量光；输入模块，包括拉锥光纤单元及输入光纤；该光源产生器耦合于该拉锥光纤单元，该拉锥光纤单元输出准直测量光，该输入光纤与该拉锥光纤单元连接，用于将该准直测量光传导至待测量样品；输出模块，包括输出光纤，用于收集并传导经该待测量样品反射、透射、衍射或漫射得到的光线；及光谱测量器，与该输出光纤连接。

上述光谱测量装置，在实际测量中，光源产生器产生的测量光通过输入模块的拉锥光纤单元输出准直测量光。当该准直测量光通过输入光纤照射在多层薄膜结构的待测量样品的任一层薄膜表面上时，因准直测量光发散角度小且可以自由设定光束尺寸，测量过程中可以有效区分作用于不同薄膜表面的光束，从而使输出模块的输出光纤能准确接收到来自该薄膜表面反射、透射、衍射或漫射的光，光谱测量器能准确反映该薄膜表面的反射率、透射率或光能量数据。此外，相比高分辨率的空间结构设计，该光谱测量装置结构简单、成本低。

在一个实施例中，上述拉锥光纤单元包括一个拉锥光纤或多个串联成链路的拉锥光纤。

在一个实施例中，上述光谱测量装置还包括法兰适配器，上述光源产生器通过该法兰适配器耦合于上述拉锥光纤单元；或上述光源产生器通过熔接耦合于上述拉锥光纤单元。

在一个实施例中，上述输入模块还包括至少一个分束器，每一该分束器包括一个光输入端及至少一个光输出端；上述拉锥光纤单元包括至少一个，上述光源产生器耦合于该光输入端，每一上述拉锥光纤单元对应的一个该光输出端与连接。

在一个实施例中，上述分束器包括多级，下一级的该分束器的上述光输入端连接于上一级的对应的该分束器一个上述光输出端。

在一个实施例中，上述光源产生器耦合于位于第1级的上述分束器的光输入端；每一上述拉锥光纤单元与位于第N级的对应的上述分束器的一个上述光输出端连接；其中，N为分束器的级数，且大于等于2。

在一个实施例中，上述输入模块还包括模场匹配器，该模场匹配器连接于上述分束器与上述拉锥光纤单元之间。

在一个实施例中，上述输出模块还包括合束器，该合束器包括至少一个测量信号输入端和一个测量信号输出端；上述输出光纤包括至少一根，每一上述输出光纤与对应的一个该测量信号输入端连接，该测量信号输出端与上述光谱测量器连接。

在一个实施例中，上述光谱测量装置还包括固定装置，该固定装置包括第一固定装置、第二固定装置及与该第一固定装置和该第二固定装置连接的控制装置；该第一固定装置包括第一固定部件、与该第一固定部件连接的第一传动机构，该第二固定装置包括第二固定部件，与该第二固定部件连接的第二传动机构；其中，上述输入模块装设于该第一固定部件，上述输出模块装设于该第二固定部件，该控制装置用于控制该第一传动机构及该第二传动机构带动该第一固定部件及该第二固定部件移动至预设位置。

在一个实施例中，上述光谱测量器为光谱仪、光电二极管或热敏探头。

一种光谱测量系统，包括上述的光谱测量装置，该光谱测量系统还包括处理器，该处理器与上述光谱测量器连接。

上述光谱测量系统，在实际测量中，光源产生器产生的测量光通过输入模块的拉锥光纤单元输出准直测量光。当该准直测量光通过输入光纤照射在多层薄膜结构的待测量样品的任一层薄膜表面上时，因准直测量光发散角度小且可以自由设定光束尺寸，测量过程中可以有效区分作用于不同薄膜表面的光束，从而使输出模块的输出光纤能准确接收到来自该薄膜表面反射、透射、衍射或漫射的光，光谱测量器能准确反映该薄膜表面的反射率、透射率或光能量数据。此外，相比高分辨率的空间结构设计，该光谱测量装置结构简单、成本低。另外，通过将光谱测量器与处理器连接，可以对光谱测量器的检测结果进行分析处理，从而得到更加精准的光谱测量值。

附图说明