探針臺
Probe Stations
光譜儀是一種用于測量光與物質相互作用的儀器，能夠分析光的波長、強度等特性。其核心工作原理是通過分光系統將復合光分解為不同波長的單色光，并通過探測器記錄各波長的強度信息，最終形成光譜圖。
三棱鏡分光示意圖
1666年，牛頓在研究三棱鏡時發現，太陽光在通過三棱鏡后被分解成了七色光，這就是三棱鏡對光線的色散現象。在光譜儀內部，也是利用色散組件的分光作用，通過不同的光路形式，將復色光分解成一系列獨立的單色光，然后進行測量和計算。
二、工作原理
系統流程分析示意圖
光纖光譜儀采用對稱交叉Czerny-Turner光路，一般由分光系統、接收系統和數據處理系統組成，其工作原理是將光源發出的復色光按照不同的波長分離出來，配合各種光電探測器件對譜線強度進行測量，獲得光譜功率（輻射）分布，再計算出色品坐標、色溫、顯色指數、光通量、輻射通量等光色性能參數。
光譜儀對稱交叉Czerny-Turner光路示意圖
Czerny-Turner光路原理圖
光纖通過 SMA 905或者FC接口，把光子引入到光譜儀內部，然后通過狹縫成像之后到達準直鏡，對光路進行準直，之后到達光柵部分做分光。光柵主要是將光波四散成不同的光束，最終到達檢測器。然后，進行數據分析。
三、組件介紹
1、光纖
光纖用來將需要測量的光信號耦合到光譜儀中，光譜儀的光纖通常采用SMA905接口設計，可與不同的光學附件結合使用，具有很好的通用性。
SMA905光纖不同芯徑接口示意圖
SMA905光纖示意圖
2、 狹縫
狹縫的作用是控制入射光線的寬度，其大小直接影響到光譜儀的分辨率。狹縫越小對應的光譜帶寬較小，波長分辨率就越高，但是過小的狹縫通過的光線微弱，必須增大后級儀器的增益，導致儀器噪聲增大。較大的狹縫可以增加光通量，提高信噪比，但狹縫越大對應的光譜帶寬也較大，因入射光的單色光降低而使波長分辨率降低。狹縫的寬度從5um到200um不等，可根據客戶要求選擇。
3、光柵
光柵也稱為衍射光柵，是利用衍射原理使平行光發生色散、分解為光譜的光學器件。光柵是一種多狹縫部件，光柵光譜的產生是多狹縫干涉和單狹縫衍射兩者聯合作用的結果，多縫干涉決定光譜線出現的位置，單縫衍射決定譜線的強度分布。
4、光電探測器
光電探測器是光譜儀最核心的部分，其制作材料、制造方法及摻雜成分直接決定了光譜儀的光譜覆蓋范圍、靈敏度、分辨率和信噪比等指標。硅基探測器的波長覆蓋范圍一般為190nm-1100nm，而InGaAs和PbS探測器的波長覆蓋范圍一般為900nm-2900nm。
按陣列結構分為線陣和面陣兩種：
線陣光電探測器示意圖
面陣光電探測器示意圖
四、光譜儀的性能參數
1、光譜分辨率
光譜分辨率指能被光譜儀分辨開的最小波長差，光譜儀中有實際意義的分辨率定義是測量單個譜線的半高寬(FWHM)，即最大峰值光強50%處所對應的譜線寬度。
分辨率依賴于狹縫寬度、光柵的分辨能力、系統的有效焦長、系統的光學像差等參數。入射狹縫決定了進入到光譜儀的光束寬度，狹縫越窄分辨率也越高；光柵刻劃線數越多，色散效應隨波長變化就會越明顯，在最長波長處會得到最高分辨率；高像素的 CCD 探測器也可以獲得更高的光譜分辨率。但是，分辨率越高，光信號越弱，噪聲比也會變差，因此二者要適當兼顧。
2、靈敏度
靈敏度定義為某一特定波長照射到像元上的單位輻射度所產生的電信號輸出，主要影響因素有光柵的效率、探測器材料等因素。
探測器的靈敏度在很大程度上由其材料特性決定，在CCD探測器上安裝靈敏度增強透鏡可以提高系統的靈敏度。適當增大狹縫，增加入射光通量，也能提高靈敏度。
3、 動態范圍
動態范圍指光譜儀能測量到的最大與最小光能量的比值，比值越大性能越好。探測器的動態范圍越大，所探測的光強度范圍越大，光譜儀的信噪比與穩定性也就更好。
增大動態范圍的途徑是降低探測器的暗電流和噪聲，可采用制冷型CCD，或選擇量子效率更高、像素更大的CCD器件。
4、信噪比
信噪比指測得的信號能量水平與疊加在信號上的噪聲水平的比值，信噪比越高，其測量值的偏差就越小。對于光纖光譜儀來說，靈敏度越高，檢測到的噪聲信號越高，信噪比也就越低。CCD探測器的噪聲包括自身的隨機噪聲、因溫度引起的熱噪聲、讀數時產生的讀出噪聲等幾種。
譜量光電 光纖光譜儀外型小巧，即插即用，操作方便。光譜儀主要分高分辨光纖光譜儀、高靈敏光纖光譜儀、微型光纖光譜儀和制冷型光纖光譜儀4種可選，光纖光譜儀均采用對稱交叉Czerny-Turner光路。工作波段覆蓋：200-1550nm，狹縫寬度25μm時，光學分辨率：0.1-1.33nm；光學分辨率最小可＜0.1nm，光學分辨率取決于光柵刻線密度和狹縫大小可提供多種選擇定制。我司光纖光譜儀具有高分辨率、高靈敏度、波長覆蓋范圍廣等優勢，廣泛應用于激光光譜檢測、熒光光譜檢測、拉曼光譜檢測、LIBS光譜檢測等光譜測量。
還有紅外光譜儀采用二級制冷 InGaAs 探測器，適用于近紅外波段范圍的光譜探測與分析。外型小巧，即插即用，操作方便。采用芯片級的內制冷技術，有效地降低了暗噪聲，信噪比更高，弱光探測能力大幅提升。波長范圍：900-1700nm、1000-2500nm2種可選，可根據客戶需求（狹縫、分辨率等）進行定制化服務，廣泛應用于透過率光譜檢測檢測、反射率光譜檢測等參數的檢測。
六、應用領域
1、透反射光譜檢測
2、拉曼光譜檢測
3、激光光譜檢測
4、LIBS光譜檢測
5、光致發光測試
6、電致發光測試
透過率光譜檢測系統示意圖
反射率光譜檢測示意圖
拉曼光譜檢測系統示意圖
透反射光譜檢測示意圖
