第31卷，第11期 2011年11月
光谱学与光谱分析 SpectroscopyandSpectralAnalysis
Vol.31,No.11,pp3154-3157 November，2011
基于MOEMS扫描微镜的近红外光谱仪分光系统结构
罗彪，温志渝”，温中泉，陈李，钱蓉蓉
重庆大学新型微纳器件与系统技术国家重点学科实验室，微系统研究中心，重庆
400044
摘要针对近红外光谱仪由于红外CCD导致的红外光谱仪高成本间题，提出用MOEMS微镜阵列进行光路结构改进，并且解决了红外光谱仪成像像班不规则从而难以采用MOEMS微镜阵列进行光谱扫描的间题，设计了一种新的分光成像结构。该结构基于全息回面光理论来规则光谱成像的像班，采用光学设计软件 ZEMAX和针对特定像差评州标准的优化算法，按照像班规则化的要求设计并优化了光路结构。该光路结构中的平场全息国面光栅工作波长范图为900～1400nm。对设计结果分析表明：在宽度为50μm缝光源情况下，分光系统的理论分辨率优于6nm，像的可用尺寸约为0.042mm×0.08mm，验证实例表明，该设计满足了像斑规则化的要求，可以使用MOEMS微镜进行光谱反射扫描，验证了新型实用化MOEMS微镜阵
列光谱仪模型的可行性，在最后对探测器所处位置与微镜最大偏转角的关系进行了分析。关键词近红外光谐仪；平场凹面光栅；像散；ZEMAX，微镜
中图分类号：TH744.1
言引
文献标识码：A
DOI; 10. 3964/j. issn. 10000593(2011)11-3154-04
功能，具有高效率、低杂散光、无鬼线、高信噪比、小F数的特点，同时具有校正像差的能力，可以在一定波谱范围内成消像差的平场谱面，因此采用全息凹面光栅为核心的分光系统可构成只有一个光学作用面的光谱仪器，大大提高了光谱谐
近红外光是指介于可见光区与中红外光区之间的电磁
波，波长约为780～2500nm)。通过近红外光谐分析可以定量或定性的确定特定物质的组分，这种分析方法具有所需分析时间短、分析样品使用量少和分析结果稳定性好等优点，近红外光谱分析主要利用分子的倍频与合频吸收，从重登、变动和复杂的光谱中提取出微弱信息，属于微别信号与多元信息的处理，难度很大*。必须寻求一种高效率、低损耗的分光光学系统结构使得能够充分利用光谱信息。采用全息记录技术获得的变间距曲线棉回面光栅，兼有色散和成像
006
1000
1100
1200 Fig1
收稿日期：2010-10-19，修订日期：2011-03-22
1300 单位3m
1400
利用率。但是近红外光棚光谱仪中采用的红外CCD等阵列探测技术存在成本高、探测质量较单元操测器差等同题。采用MOEMS技术制造的静电微镜阵列进行光谱像斑反射扫描，实现采用单个探测器进行快速光谱扫描操测，可有效提高光谱探测信号的质量，降低近红外光谱仪的成本。并且随着近红外光谱波长变大，像差校正越围难、像斑变大且形状趋向于不规则（如图1所示)，因此无法使用微镜阵列进行像班的反射扫措（因为静电微镜阵列单元镜面的面积通常很
.415E-01MM
比例尺：
1500
RMS spot of near-infrared spectrophotometer
1600
1700
基金项目：国际科技合作与交流专项(863计划）项目(2009DFB10440)和重庆市科技攻关计划项目(CSTC，2008.AC2006)资助
彪，1983年生，重庆大学光电工程学院博士研究生
作者简介：罗
*通讯联系人
万方数据
e-mail;wzy@qu.edu.cn
e-mail,luobiaook@sin.com