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基于光纤束的多通道光谱仪系统的制作方法

【专利摘要】本实用新型涉及一种基于光纤束的多通道光谱仪系统，包括光纤束单元、聚焦透镜单元、光谱单元和检测器单元； 其中，光纤束单元用于采集多个样品发出的光信号或漫反射光信号； 聚焦透镜单元用于将光纤束单元采集的光信号或漫反射信号会聚至光谱单元的狭缝； 光谱单元用于对狭缝的光信号进行色散和分束； 探测器单元用于采集分光后的光信号或漫反射信号。 本实用新型灵活方便，可采集样品多点光谱信息，提高成像速度。

【专利说明】

基于光纤束的多通道光谱仪系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及光谱成像技术领域，具体涉及一种基于光纤束的多通道光谱仪系统。

【背景技术】

[0002] 随着光谱成像技术在航空航天遥感成像中的广泛应用，如搭载在飞行器上，可应用于矿产和石油资源检测、水质和大气污染监测、精准农林等领域。 目前，光谱成像技术已逐步渗透到生物医学、艺术品防伪鉴别、食品安全监测、疾病控制和治疗等民用领域。

光谱成像技术原则上分为多种多通道光纤光谱仪，其中色散型成像光谱仪是最早提出并获得实用化的成像光谱仪，但上述成像光谱仪只能测量的样品有限，样品的位置比较和光谱仪固定影响光谱仪的使用。

【实用新型内容】

[0004] 针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于光纤束的多通道光谱仪系统，可以解决现有技术无法采集多个采样点，采样不方便的问题。

第一方面，本实用新型提供了一种基于光纤束的多通道光谱仪系统，包括光纤束单元、聚焦透镜单元、光谱单元和检测器单元； 其中，

所述的光纤束单元，用于采集多个样品发出的光信号或漫反射光信号；

[0007] 聚焦透镜单元用于将光纤束单元采集的光信号或漫反射信号会聚到光谱单元的狭缝；

[0008] 光谱单元用于对进入狭缝的光信号进行色散和分光；

[0009] 检测器单元用于采集经色散和分光后的光信号或漫反射信号。

[0010] 可选的，所述光纤束单元为多根光纤束在同一平面上紧密排列，形成光纤束排。

[0011] 可选的，所述纤维束排的第一端的多根纤维束展开，所述第二端的多根纤维束粘合固定。

[0012] 可选的，所述第一端的多根光纤束的前端安装有物镜。

[0013] 可选的，所述检测单元包括多行像素，每行像素对应一行光谱曲线。

[0014] 可选的，所述聚焦透镜单元为单透镜、组合透镜和透镜组合中的一种或多种。

[0015] 可选的，所述检测器单元为二维阵列检测器。

[0016] 从上述技术方案可知，本实用新型将光纤的灵活性与光谱系统相结合，可以同时检测多个采样点的光谱信息。 同时也兼顾了多点成像的灵活性和速度。

【图纸说明】

通过参照附图可以更清楚地了解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的，不应理解为对本实用新型进行任何限制，附图中：

图1是本实用新型实施例提供的基于光纤束的多通道光谱仪系统示意图；

[0019] 图2为图1所示多通道光谱仪系统中光纤束单元的结构示意图。

【详细方式】

为使本实用新型实施例的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是以上为本实用新型的部分实施例，而非全部实施例。 基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供了一种基于光纤束的多通道光谱仪系统，如图1所示，包括光纤束单元1、聚焦透镜单元2、光谱单元3和检测器单元4； 其中，

光纤束单元1，用于采集多个样品发出的光信号或漫反射光信号；

聚焦透镜单元2用于将光纤束单元1会聚的光信号或漫反射信号会聚到光谱单元3的狭缝31；

[0024] 光谱单元3，用于对进入狭缝31的光信号进行色散分光；

[0025] 检测器单元4用于采集色散分光后的光信号或漫反射信号。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，光纤束单元1、聚焦透镜单元2、分光单元3设置在同一光路上，探测器单元4位于光路末端，用于聚光色散光谱信号或漫射信号后。

[0027] 在本发明实施例中，光纤束单元1为多根光纤束在同一平面上紧密排列而成的光纤束排。 如图所示如图2所示，光纤束排第一端11的多根光纤束展开，每根光纤束包括至少两根光纤，每根光纤的前端安装有物镜112。 需要说明的是，物镜112的尺寸需要与光纤的尺寸相适应。 纤维束排的第二端12处的多个纤维束紧密排列，使得光可以以平面形状发射。

[0028] 如图1所示，本实用新型实施例中的聚焦透镜单元2可以采用单透镜、组合透镜和组合透镜中的一种或多种。 在实际应用中多通道光纤光谱仪，单透镜指的是单透镜。 组合镜头是指将若干个单片镜片按预设位置固定而成的一组完整的镜片，不能作为一个整体分离。 镜片组合是指由多个单镜片或多个组合镜片相互作用形成的具有镜片功能的组合。 镜头组合分离后，可根据自身功能继续使用。

[0029] 如图1所示，本实用新型实施例的分光单元3包括狭缝31、棱镜32和光栅33。狭缝31设置在光学上聚焦透镜单元2的出光方向上。小路。 狭缝31可以使用狭缝光栅来实现。 在本实用新型实施例中，采用两个棱镜32，光栅33设置在上述两个棱镜32的中间位置。 在实际应用中，上述狭缝31与上述光纤排的第二端12位于同一光平面上，以使尽可能多的光信号通过分光单元3。

本实用新型提供的基于光纤束的多通道光谱仪系统的工作原理是：光纤束单元1通过设置在各光纤前端的物镜上采集来自样品的光信号或漫反射信号。端，则将上述光信号漫反射信号通过光纤传输至光纤束单元1的第二端12。 位于光纤单元第二端12的聚焦透镜单元2将从第二端12发出的光信号或漫反射信号会聚到光谱单元3。 位于前端的棱镜32将光信号通过狭缝31经色散分光后的光栅33传输。 通过光栅33的光信号继续通过位于后端的棱镜32，棱镜32继续对光进行色散分束，并传输到检测器单元4的表面。 探测器单元包括多列像素，第一列像素对应一列光谱曲线。 检测器单元4将采集到的光信号经过色散和分光后传输给处理单元或显示单元(图中未示出)进行处理或显示。

本实用新型实施例中，光纤前端的物镜可以通过光纤束单元的设置进行调整，从而可以采集多个样品发出的光信号或漫反射信号； 聚焦透镜单元会聚后由光谱单元进行色散光，最后由探测器单元采集光信号或漫反射信号。 可见，本实用新型提供的系统可以同时采集多个样品的光信号，可以利用光纤的柔性同时采集多个样品的光谱成像。

[0032] 在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，不能理解为表示或暗示相对重要性。 除非另有明确定义，术语“多个”表示两个或更多个。 在本实用新型实施例中，术语“左”、“右”、“上”、“下”仅按照附图中的位置进行描述。

虽然结合附图对本实用新型的实施方式进行了描述，但是本领域的技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围内做出各种修改和变型，这些修改和变型均属于在所附权利要求限定的范围内。

【主权物品】

1.一种基于光纤束的多通道光谱仪系统，其特征在于，包括光纤束单元、聚焦透镜单元、光谱单元和检测器单元； 其中，光纤束单元用于采集多个样本信号发出的光或漫反射光信号。 聚焦透镜单元用于将光纤束单元采集的光信号或漫反射信号会聚至光谱单元的狭缝； 狭缝的光信号被色散和分裂； 探测器单元用于采集分光后的光信号或漫反射信号。 2.根据权利要求1所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，所述光纤束单元为多根光纤束在同一平面上紧密排列而成的光纤束排。 3. 3.根据权利要求2所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，所述光纤束排第一端的多根光纤束展开，第二端的多根光纤束粘合固定。 4. 4.根据权利要求3所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，所述多条光纤束位于第一端的前端安装有物镜。 5.根据权利要求1所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，所述探测器单元包括多行像素，每行像素对应一行光谱曲线。 6.根据权利要求1所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，所述聚焦透镜单元为单透镜、组合透镜和透镜组合中的一种或多种。 7.根据权利要求1所述的多通道光谱仪系统，其特征在于，所述探测器单元为二维阵列探测器。

【文件编号】G01N21/25GK205719258SQ201620609277

【开放日期】2016年11月23日

【申请日期】2016年6月20日

【发明人】张立夫、张洪明、张霞、杨航、王楠

【申请人】中国科学院遥感与数字地球研究所