[发明专利]微腔激光器阵列及包括它的可见光光度计

说明书

本发明公开了一种微腔激光器阵列，其包括由下至上依次设置的衬底层、泵浦层、增益层和封装层，增益层内设置有多个阵列排布且并行出光的DBR微腔激光器，泵浦层用于连通泵浦源，该泵浦源将泵浦光输入到泵浦层内。本发明还公开了一种包括该微腔激光器阵列的可见光光度计。本发明与现有技术相比，有效地权衡了高分辨率、高效率和制造成本高之间的矛盾，使得微腔激光器阵列既具有高分辨率、高效率的优点，又具有制造成本低的优势。

技术领域

本发明涉及光谱分析领域，具体涉及一种微腔激光器阵列及包括它的可见光光度计。

背景技术

紫外/可见吸收光谱是基于分子内电子跃迁而产生的吸收光谱。当辐射照射到物质上，光子和分子发生相互碰撞，如果光子的能量等于分子内一个低能级和一个高能级能量差，就会发生吸收作用。分子对光子进行选择性吸收的同时，就产生了吸收光谱。吸收光谱的位置，即波长，是由产生谱带的跃迁能级间的能量差决定的，反映了分子内能级的分布状况。通过物质的特性吸收谱，可以对物质进行定量检测。自紫外/可见光度法诞生一百多年以来，由于方法本身发展、大量新物质的涌现和各种商业化光度计的普及，在很多领域都得到了广泛的应用。现今，分光光度法可测样品十分广泛，涉及医药、化工、地质、冶金、建材、能源和食品等各个方面以及农业、环境、国防、科技等各个领域，已经成为工农业生产和科学研究中非常重要的工具。

市场所售为色散型分光光度计，主要由光源、单色器、检测器以及显示系统组成。光源是需要覆盖整个光谱的连续光源，一般通过钨灯提供波长范围在300nm-2500nm输出，通过氘灯提供紫外160nm-375nm输出。单色器由入射狭缝、反射镜、色散元件、出射狭缝等组成。其中入射狭缝限制进入仪器的光源及环境杂散光数量。色散元件可以选择棱镜或者光栅，通过转动棱镜或光栅的波长盘，来改变单色器出射光束的波长。出射狭缝隙的宽度可以调整出射光束的带宽和单色光的纯度。经过单色器的滤光作用后，特定波长的探测光在样品池中单次透射，透过光强利用检测器进行测量，最后在显示系统上显示透射能量随着波长的变化曲线。

单色器是色散型分光光度计的心脏部分，它目的是从连续光源中分离出足够窄波段的光束，其性能直接影响探测光谱的宽度，从而影响测试的灵敏度和工作曲线的线性范围。市场上单色器的工作结构主要分为两种：一种是采用步进电机加丝杆或凸轮的结构进行逐点调制，用逐点波长进行扫描探测。这种机械式扫描单色器的的优点是精度高、单色性好、成本相对较低，但是由于机械式点扫描速度有限，且探测器一次只能采集一个波长的数据，扫描速率仅能达到30nm/min。每次测试耗费时间长，通常需要几分钟才可以完成一个样品的测试。此外电机或丝杆的往复运动会不可避免的带来的机械摩擦误差和空回误差，造成波长准确度不高和波长重复性下降。中国专利CN 101788340A提供了一种波长扫描装置，通过对光栅的运动情况进行高精度测量，一定程度上提高了这种单色器工作方式的运行效率和波长准确度，但是仍需要几十秒的测量时间，没有达到实时测量的要求，且操作难度和仪器成本也大为升高。第二种是采用阵列探测器的非扫描式分光光度计，中国专利CN100451611C和CN 201885802 U分别公布了将一部分或整个透过色散元件后波长随空间有一定分布的光斑投射到阵列探测器上，这样一次测量一部分甚至是整个光谱的数据，大为提高了扫描速率和波长重复性，采集速率可达每秒1000幅光谱图。该工作方式受阵列探测器尺寸限制，波长范围和分辨率是一对矛盾，最高分辨率仅在1.5nm左右。