[发明专利]衍射孔阵列结构微型光谱仪及其高分辨率光谱复原方法

摘要

本发明提供一种衍射孔阵列结构微型光谱仪及其高分辨率光谱复原方法，衍射孔阵列结构微型光谱仪基本结构包括：一个构建在基底表面挡光层上的孔径大小不等的微型衍射孔二维阵列；基底材料采用透明材料；在基底的下方对应设有探测阵列芯片，一个衍射孔对应一个探测阵列芯片的像素元；在基底和探测阵列芯片中间有一层遮光板，遮光板把每个CCD像素元的大部分面积遮住，遮光板上有一系列孔径相同的透光孔；每一个衍射孔都正对着一个透光孔，其下是每个CCD像素元。由于入射光通过基底上方的衍射孔后会发生衍射现象，因此下方所对应的CCD像素元能探测到一定的衍射光光功率。因为阵列上的各个衍射孔孔径大小不等，其下方所对应的各个CCD像素元所测得的衍射光光功率大小也不同，对各个CCD像素元所测得数据进行反演就可以得到入射光的光谱信息。

主权项

一种衍射孔阵列结构微型光谱仪，其特征在于该衍射孔阵列结构微型光谱仪包括：1.）一层基底，采用透明材料制作；2.）一个构建在基底上表面的挡光层中的衍射孔二维阵列，该挡光层由不透明材料制成，该衍射孔二维阵列中的各个孔的孔径大小不等，孔径尺寸与入射光波长接近，各个衍射孔的深度相同且都等于挡光层厚度；3.）基底下方设有探测阵列芯片，该探测阵列芯片采用电荷耦合元件CCD或者互补金属氧化物半导体元件CMOS，每一个衍射孔的正下方都对应设置探测阵列芯片中的一个像素元，这些像素元经过校准后，能确保相同波长、相同功率的光入射到这些像素元时，各像素元输出的数据相同；4.）基底和探测阵列芯片有两种设计，一是在探测阵列芯片和基底间设有遮光板以遮住各像素元的大部分面积，以提高器件灵敏度；该遮光板由不透明材料制成，在衍射孔中心正下方的遮光板上留有一系列孔径相同的透光小孔，每个透光小孔下对应设置一个像素元，采集数据时仅取透光小孔下像素元的数据；二是不设遮光板，但是在采集数据时仅取衍射孔中心正下方的像素元的数据；5.）在衍射孔二维阵列上方设有两个共焦的透镜，在两个共焦的透镜之间的焦点处的遮光板中有一个小孔，该装置用以准直入射光；6.） 一组计算分析部件，用来分析和计算探测阵列芯片采集到的数据以进行光谱复原。