[发明专利]分光系统及制造方法以及包含其的光谱检测仪及制造方法

说明书

本公开涉及一种分光系统及制造方法以及包含其的光谱检测仪及制造方法。该分光系统包括：透明的第一基板，其具有相对设置的第一表面和第二表面；光源，设置在第一基板的第一表面上；全息光栅，设置在第一基板的与第一表面相对的第二表面上，全息光栅配置为接收来自光源的透射穿过第一基板的光并反射衍射不同波长的光返回第一基板的第一表面上分离的不同区域；数个透射光学器件，其分别设置在第一基板的第一表面上各个分离的区域上，并配置为：准直或汇聚从全息光栅反射衍射的光，并使其从第一基板出射。该分光系统能够应用于非准直宽光谱的光源，能够实现高精度分色，以较低成本满足多波长的一次性、快速、高精度的光谱检测的需求。

技术领域

本公开涉及一种分光系统及其制造方法，以及还涉及包含该分光系统的光谱检测仪及其制造方法。

背景技术

目前，光谱检测仪在物质分析、标定、分子诊断、食品检疫和细菌分类等物理、生物和化学领域中得到广泛的应用。在一些应用中，需要对单个或者多个波长的光线作用下进行物理或化学反应(例如染色)的细胞或者物质进行检测或者收集。虽然引入了光栅分色，但一般只能实现基本的分色，最终的分色精度较低。为了提高透射或者反射出光的精度和强度，目前都要求入射光是高准直的光源，光源准直度直接影响透射或者反射出光的精度和强度。而对于高准直的光源的依赖又增加了光谱检测仪的成本和制造难度。

因此，需要一种分光系统，该分光系统能够应用于非准直且宽光谱(例如白光)的光源，并能够实现高精度分色的微型光谱检测仪，以便以较低成本满足物质分析、标定、分子诊断、食品检疫和细菌分类等物理、生物和化学领域中的多波长多物质的一次性、快速且若干波长级别的精度的光谱检测的需要。

发明内容

根据本公开的第一方案，提供一种分光系统，所述分光系统包括：

透明的第一基板，其具有相对设置的第一表面和第二表面；

光源，其设置在第一基板的第一表面上；

全息光栅，其设置在所述第一基板的第二表面上，所述全息光栅配置为接收来自所述光源的透射穿过第一基板的光并反射衍射不同波长的光返回所述第一基板的第一表面上分离的不同区域；

数个透射光学器件，其分别设置在所述第一基板的第一表面上各个分离的区域上，并配置为：准直或汇聚从所述全息光栅反射衍射的光，并使其从所述第一基板出射。

在一些实施例中，所述全息光栅包括多个光栅区域，并且所述各个光栅区域出射相应波长的光到所述第一基板的第一表面的相应区域。

在一些实施例中，所述全息光栅包括多个光栅区域，并且所述多个光栅区域布置成组以便同组的光栅区域出射相同波长的光到所述第一基板的第一表面的相应区域。

在一些实施例中，所述透射光学器件是透射光栅，其配置为透射衍射从所述全息光栅反射衍射的光，并将其准直取出所述第一基板。

在一些实施例中，所述透射光学器件是微型凸透镜。

在一些实施例中，所述光源包括微型发光二极管光源和半导体激光器芯片中的任何一种。

在一些实施例中，所述分光系统还包括汇聚器件，其配置为收拢所述光源朝向所述第一基板的辐射角。

在一些实施例中，所述汇聚器件包含反射镜，且其反射面设置在所述光源的远离所述第一基板的一侧，以便将所述光源朝向所述第一基板的辐射角收拢到预定范围内。

在一些实施例中，所述预定范围为-30°到+30°的范围。

在一些实施例中，所述全息光栅为三维光栅，三维包括x轴、y轴和z 轴三个维度，其中x轴和y轴分别是所述全息光栅的平面内的两个维度上的轴，z轴是该平面法线方向上的轴，

所述全息光栅的各个光栅区域针对x轴的周期根据公式(2)来计算：