[发明专利]一种具有光谱分辨的圆形阵列芯片

说明书

本发明公开了一种具有光谱分辨的圆形阵列芯片，包含圆形滤光片和圆形探测器阵列，圆形滤光片包含多片滤光片并且多片滤光片沿圆形滤光片周向均匀分布，圆形探测器阵列由多个独立探测器阵列构成且每个独立探测器阵列与圆形滤光片中一片滤光片一一对应。本发明具有光谱分辨的圆形阵列芯片将线性滤光片改变成圆形滤光片阵列，同时探测器阵列排布方式也随之相应调整，使芯片对入射光具有更高的探测效率。

技术领域

本发明涉及一种阵列芯片，特别是一种具有光谱分辨的圆形阵列芯片，属于光谱仪领域。

背景技术

光谱仪是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器，由色散元件和探测器等元器件构成。测量物体表面反射的光线通过光谱仪之后，通过对光信息的抓取、以电脑化自动显示数值和分析，从而测知物品中成分信息。这种技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生等的检测中。随着微型光谱仪应用测量系统的不断拓展，其快速高效分析及便携式实时应用的优势逐渐显现出来，光谱分析技术正逐步从实验室分析走向现场实时检测。

色散元件和探测器是光谱仪的核心芯片，对待测光谱的分析具有重要的决定作用。当前的微型光谱仪有采用线性滤光片和探测器阵列形式，这种结构具有机械稳定性好、体积小的特点。然而，目前采用线性滤光片为线状，光谱只能沿一个方向读取，如图2所示。这种线性滤光片为条形，而未经过处理的入射光在进入光谱仪之前为圆形光源，而如果仅对圆形光源进行聚焦，由于入射到条形探测器上的信号光占比很小，光谱仪的效率非常低，如图2所示。为了提高光谱仪的探测效率，需要经过光学元件将其转变成适合线性滤光片和探测器阵列排布方式的条形光源。然而由于微型光谱仪空间非常紧凑，将圆形光源转换成条形光源将增加整个微型光谱仪的光学设计难度和结构稳定性，并且光谱仪效率仍较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有光谱分辨的圆形阵列芯片，提高微型光谱仪的探测效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种具有光谱分辨的圆形阵列芯片，其特征在于：包含圆形滤光片和圆形探测器阵列，圆形滤光片包含多片滤光片并且多片滤光片沿圆形滤光片周向均匀分布，圆形探测器阵列由多个独立探测器阵列构成且每个独立探测器阵列与圆形滤光片中一片滤光片一一对应。

进一步地，所述圆形滤光片中每一片滤光片的波长范围的变化值均相等并且任意两片滤光片的波长范围不交叉或部分交叉，所有滤光片波长范围在整体上呈连续变化。

进一步地，所述圆形滤光片可分辩的光谱波长范围为300nm-2600nm，圆形滤光片可分辩的光谱波长范围是所有滤光片波长范围叠加的总和。

进一步地，所述圆形滤光片中每片滤光片为大小相等的扇形滤光片。

进一步地，所述圆形滤光片中的任意一片滤光片的波长沿着滤光片的角度方向呈均匀变化。

进一步地，所述圆形滤光片中的任意一片滤光片的波长沿着滤光片的角度方向呈阶梯变化。

进一步地，所述圆形探测器阵列上每个独立探测器阵列为扇形或矩形，每个独立探测器阵列均沿着圆形探测器阵列的径向设置并且多个独立探测器阵列沿着圆形探测器阵列的周向等间距分布。

进一步地，所述圆形探测器阵列中独立探测器阵列的材质采用硅、镓砷、铟镓砷和锗中的一种或几种的组合。

进一步地，所述圆形滤光片和探测器阵列通过硅胶固定或半导体工艺集成在芯片上。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明的具有光谱分辨的圆形阵列芯片将线性滤光片改变成圆形滤光片阵列，同时探测器阵列排布方式也随之相应调整，使芯片对入射光具有更高的探测效率。

附图说明

图1是本发明的一种具有光谱分辨的圆形阵列芯片的示意图。