發(fā)布日期：2023-12-14 11:27:33 光纖光譜儀是目前最常見的一類光譜儀，這種光譜儀允許光信號經(jīng)過一根光纖（也叫光纖跳線）傳遞到光譜儀內(nèi)部，在光譜測試及系統(tǒng)搭建中更加靈活和方便使用。
光纖光譜儀一般是區(qū)別于傅里葉變換型光譜儀和實(shí)驗(yàn)室大型光譜儀，傅里葉變換型光譜儀是基于干涉原理，通過電機(jī)驅(qū)動定鏡改變光程差實(shí)現(xiàn)波長掃描；實(shí)驗(yàn)室大型光譜儀通常采用焦距300mm~600mm反射鏡，通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)光柵進(jìn)行掃描。光纖光譜儀采用固定光柵（無旋轉(zhuǎn)電機(jī)），利用CCD或者CMOS的單次成像獲取整個光譜范圍的光譜，焦距通常在200mm以內(nèi)，甚至只有30或50mm，體積非常小，所以也叫微型光纖光譜儀。
微型光纖光譜儀
微型光纖光譜儀體積小、成本低、檢測速度快、靈活性高，在工業(yè)上被大量應(yīng)用。微型光纖光譜儀內(nèi)部主要是由狹縫、凹面鏡、光柵、CCD/CMOS及驅(qū)動電路組成，通過USB線或串口線連接到上位機(jī)（電腦）軟件，從而完成光譜采集。
光纖光譜儀構(gòu)造
光纖光譜儀上配備了光纖接口法蘭，可以連接和固定光纖。大多數(shù)光纖光譜儀通常采用SMA905光纖接口，也有個別應(yīng)用需要采用FC/PC光纖接口，甚至采用一些非標(biāo)的光纖接口，比如直徑10mm圓柱形多芯光纖接口。
搜圖
SMA905光纖接口（左），F(xiàn)C/PC光纖接口
FC/PC接口上有一個卡槽用于定位
2、如何選擇合適的狹縫
光信號經(jīng)過光纖后，經(jīng)過一個光學(xué)狹縫，才進(jìn)到光譜儀內(nèi)部。微型光譜儀狹縫寬度一般是固定的，鑒知?光纖光譜儀提供的標(biāo)準(zhǔn)狹縫寬度為10μm、25μm、50μm、100μm、200μm幾種不同的規(guī)格，也可以根據(jù)用戶的需求定制。
不同的縫寬會影響光通量和光學(xué)分辨率——狹縫越窄、光學(xué)分辨越高、光通量越低。因此，用戶要根據(jù)實(shí)際的需求，比如分辨率優(yōu)先或光通量優(yōu)先來選擇合適的狹縫。鑒知?光纖光譜儀的技術(shù)資料提供了詳細(xì)的狹縫-分辨率對應(yīng)表，供用戶選型參考。
狹縫
鑒知SR50C 狹縫-分辨率對照表
用戶在使用光譜儀搭建系統(tǒng)時，要根據(jù)光譜儀參數(shù)和系統(tǒng)情況選擇合適的光纖，用于接收光信號并且傳遞到光譜儀的狹縫位置。
在選擇光纖時，主要考慮三個參數(shù)：第一是纖芯直徑（芯徑）。芯徑有多種規(guī)格可選，一般有5μm、50μm、105μm、200μm、400μm、600μm等，更粗可以到1mm以上。需要注意的是，增加芯徑雖然可以提高光纖前端接收到的能量，但由于前端狹縫寬度以及后端探測器感光面高度限制了光譜儀的接收能力，所以芯徑并不是越粗越好。對于鑒知? 采用了線陣CMOS的型號為SR50C和SR75C的光譜儀，建議選擇200μm芯徑的光纖來接收，而對于內(nèi)部為面陣CCD的SR100B、SR100Z、SR100Q以及ST90S、ST100S等光譜儀，可考慮用更粗的400μm、600μm光纖接收，甚至是多芯光纖。
不同的光纖芯徑
多芯光纖，一端為圓形排列（用于接收），一端為線形排列（用于耦合到光譜儀）
光纖信號耦合到狹縫
第二是光纖的工作波段和材料。光纖材料一般有高羥基（High-OH）、低羥基（Low-OH）、抗紫外光纖。不同材料的波長透過率不同，一般高羥基光纖用于紫外/可見光波段（UV/VIS），低羥其用于近紅外（NIR） 波段，紫外波段還要考慮采用特殊的抗紫外光纖，用戶要根據(jù)工作波段來選擇合適的光纖。
第三是光纖的數(shù)值孔徑（NA）值。由于光纖的發(fā)光原理，光纖端面的出射光被限制在一定的發(fā)散角范圍內(nèi)，這個角度以NA值來表征。多模光纖的NA一般有0.1、0.22、0.39、0.5幾種可選，以最為常見0.22NA為例，意味著光纖經(jīng)過50mm后的光斑直徑約為22mm，100mm后的直徑為44mm。光纖光譜儀廠商在設(shè)計光譜儀時也通?？紤]盡量匹配光纖的NA值0.22，以保證能量盡可能地接收。另外，光纖的NA值還關(guān)系到——當(dāng)光纖前端有透鏡耦合時，透鏡的NA值要盡量和光纖的NA值匹配，避免光信號的損失。
光纖的NA值決定了光纖的光束發(fā)散角
光纖在和透鏡或凹面鏡配合時，NA值要盡量匹配，避免能量損失
光纖光譜儀的NA值參數(shù)代表了光譜儀可以接收的角度。如果信號光入射NA（即入射光纖NA）小于或等于光譜儀的NA，表示入射的信號會被完全利用，如果信號光入射NA大于光譜儀NA值，表示存在一部分能量損失。鑒知的透射光譜儀系列有較大的數(shù)值孔徑，NA值為0.25，可以完全接收0.22NA的多模光纖信號。
光譜儀的NA值即內(nèi)部凹面反射鏡的NA值
用戶在收集光信號時，除了利用光纖傳導(dǎo)以外，還可以采用自由空間光耦合的方法，即利用透鏡將平行光匯聚到光譜儀內(nèi)部。采用自由空間光路時，透鏡的NA值要和光譜儀的NA值匹配，同時還要保證光譜儀的狹縫位于透鏡的焦點(diǎn)處，以實(shí)現(xiàn)最大的光通量。
自由空間光路耦合
4、鑒知技術(shù)光譜儀系列產(chǎn)品
鑒知光譜儀廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域和科研領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)熒光光譜、拉曼光譜、化學(xué)分析、顏色測量、激光波長分析、LED分選、成像和照明、傳感設(shè)備、LIBS等功能需求。
如需更多產(chǎn)品信息，歡迎詳詢！
免責(zé)聲明：整理此文是出于傳遞更多信息之目的，文章內(nèi)容僅供參考，如有侵權(quán)，請作者持權(quán)屬證明與本司聯(lián)系刪除。
