CN105222891A - 一种具有宽带光谱的光源 - Google Patents
一种具有宽带光谱的光源 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105222891A CN105222891A CN201510704799.7A CN201510704799A CN105222891A CN 105222891 A CN105222891 A CN 105222891A CN 201510704799 A CN201510704799 A CN 201510704799A CN 105222891 A CN105222891 A CN 105222891A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- light source
- near infrared
- optical fiber
- visible
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 title claims abstract description 69
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 56
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 76
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 25
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 9
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 9
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 abstract description 39
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 abstract description 20
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 13
- 238000002211 ultraviolet spectrum Methods 0.000 abstract description 10
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/10—Arrangements of light sources specially adapted for spectrometry or colorimetry
Abstract
本发明适用于材料分析光源技术领域，提供了一种具有宽带光谱的光源，本发明用短波通滤光片将氘灯含有尖峰谱线的可见光谱滤掉得到平缓的紫外光谱，用可见衰减滤光片将第一钨灯光谱中可见光部分减弱，用长波通滤光片将第二钨灯的紫外和可见光滤掉得近红外光谱。再将氘灯产生的平缓紫外光和第一钨灯光谱产生的紫外光、可见光与近红外光，以及第二钨灯产生的近红外光谱通过合光装置合并即可得平缓宽带而且近红外光强度几乎加倍的宽带光谱光源。用该宽带光谱光源配合以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪进行光谱测量时，在近红外光处可以获得比较高的信噪比；当增加整体光源强度时，在很大的动态范围内可见光部分不会对此类光谱仪饱和。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于材料分析的光源，更具体的说是涉及一种用于光谱分析与测量的具有宽带光谱设计特点的光源。
背景技术
目前，市场上光谱分析常用的宽带光源是氘钨灯，即或利用反射结构或利用透射结构将氘灯和钨灯所发出的光组合到一起做光谱分析测量之用。钨灯和氘灯的光谱图1所示(未做绝对光谱强度标定)，101是钨灯光谱，102是氘灯光谱，103是氘灯尖峰光谱656.1nm。图1中光谱是以CCD为探测器的光谱仪测量所得。其中钨灯光谱101中的可见光峰值在571nm至637nm之间。当用这类钨灯配合此类光谱仪进行光谱测量时，如需要增加整体光源强度(包括紫外光、可见光和近红外光)以增加近红外光时，当可见光部分强到一定程度时对此类光谱仪会产生饱和；此时光谱仪的探测器便不能正常工作。
为简明起见，仅以具有透射结构的氘钨灯作为一个例子说明，如图2所示。其设计是将卤钨灯201发出的光用透镜202聚焦并通过氘灯203灯泡中的小孔光栏后与氘灯发出的光合光得到宽带光谱204(如由荷兰Avantes公司生产的一种氘钨灯宽带光源-AvaLight-DH-S等)。由图1中光谱便知，此类氘钨灯存在两个固有的问题：一是氘灯光谱(紫外光到可见光)有部分尖峰光谱(如656.1nm等)而容易使光谱仪的探测器饱和；当饱和时光谱仪的探测器不能正常工作。虽然，有公司采用二色分光镜滤掉大部分656.1nm尖峰光谱以避免饱和问题(如由荷兰Avantes公司生产的一种氘钨灯宽带光源-AvaLight-DH-S-BAL等)，但相对而言会增加成本，因为二色分光镜要由镀膜工艺制作而成。二是因为CCD或CMOS光谱响应度在近红外光谱段很低，所以对于以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪，相应近红外光谱段的信噪比小而不利于光谱分析测量。虽然可以使用高功率钨灯以增加近红外光强度，但这会带来新的问题如加大功耗和产生更多热量等，而且在增加近红外光时，可见光部分也会增加，当可见光部分强到一定程度时对此类光谱仪会产生饱和；此时光谱仪的探测器便不能正常工作。
综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有宽带光谱的光源，该光源具有平缓宽带而且近红外光几乎加倍的宽带光谱，包括紫外光、可见光和近红外光，能解决宽带光谱中氘灯光谱有如656.1nm尖峰谱以及可见光相对紫外光、近红外光强度过大而容易使以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪的饱和问题，同时能够解决宽带光谱中近红外光信噪比低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种具有宽带光谱的光源，包括：第一光源、短波通滤光片、第二光源、可见衰减滤光片、第三光源、长波通滤光片以及合光装置，所述合光装置包括三个光输入接口以及一个光输出接口，其中第一光源为紫外光光源，第二光源为包括紫外光、可见光与近红外光的光源，第三光源为包括紫外光、可见光与近红外光的光源或近红外光光源，
所述第一光源发出的光经过所述短波通滤光片后得到平缓的紫外光，所述平缓的紫外光耦合进入所述合光装置的第一个光输入接口；
所述第二光源产生的光经过所述可见衰减滤光片后得到可见光部分被衰减的光，所述可见光部分被衰减的光耦合进入所述合光装置的第二个光输入接口；
所述第三光源产生的光经过所述长波通滤光片后得到近红外光，所述近红外光耦合进入所述合光装置的第三个光输入接口；
所述合光装置将由所述三个光输入接口进入的光进行合光后经所述光输出接口输出包括紫外光、可见光和近红外光的平缓宽带光谱。
根据本发明的光源，所述合光装置包括第一个二合一Y型光纤以及第二个二合一Y型光纤，
所述第一光源发出的光经过所述短波通滤光片后耦合进入所述第一个二合一Y型光纤的其中一个输入接头，所述第二光源产生的光经过所述可见衰减滤光片后耦合进入所述第一个二合一Y型光纤的另一输入接头；
所述第一个二合一Y型光纤的输出接头连接所述第二个二合一Y型光纤的其中一个输入接头，所述第三光源产生的光经过所述长波通滤光片后耦合进入所述第二个二合一Y型光纤的另一输入接头；
所述第二个二合一Y型光纤的输出接头输出包括紫外光、可见光和近红外光的平缓宽带光谱。
根据本发明的光源，所述合光装置包括三合一光纤，三合一光纤包括三个光输入接头以及一个光输出接头，
所述第一光源发出的光经过所述短波通滤光片后耦合进入所述三合一光纤的第一个光输入接头，所述第二光源产生的光经过所述可见衰减滤光片后耦合进入所述三合一光纤的第二个光输入接头，所述第三光源产生的光经过所述长波通滤光片后耦合进入所述三合一光纤的第三个光输入接头；
所述三合一光纤的光输出接头输出包括紫外光、可见光和近红外光的平缓宽带光谱。
根据本发明的光源，采用近红外光多耦合、可见光及紫外光少耦合的方法，即第三光源所用的光纤采用较大芯径的光纤以平衡各部分的光强。
根据本发明的光源，所述光纤为分叉或分劈式。
根据本发明的光源，所述光与光纤接头的输入或输出耦合为直接耦合或用透镜耦合。
根据本发明的光源，所述合光装置包括第一合光片、第二合光片、第一反射镜以及第二反射镜，
所述第一光源发出的光经过所述短波通滤光片后经所述第一反射镜反射到达所述第二合光片；
所述第二光源产生的光经过所述可见衰减滤光片后进入第一合光片，所述第三光源产生的光经过所述长波通滤光片后经所述第二反射镜反射进入所述第一合光片，所述第一合光片将所述第二光源和第三光源产生的光进行合光后输出至所述第二合光片；
所述第二合光片将由所述第一合光片输出的光与所述第一光源产生的光合光后输出包括紫外光、可见光和近红外光的平缓宽带光谱。
根据本发明的光源，所述第二光源以及所述第三光源的输出光强通过调节其驱动电流进行调节。
根据本发明的光源，所述第一光源、第二光源和第三光源的光输出接口还设置有用于平衡光强的中性光衰减片。
根据本发明的光源，所述第一光源为氘灯、氢灯或氙灯,所述第二光源为钨灯或氙灯，所述第三光源为钨灯或氙灯。本发明要解决的技术问题之一是针对宽带光谱光源中氘灯光谱(紫外光到可见光)有位于可见光内的尖峰，如656.1nm而容易使光谱仪的探测器饱和的问题，而提出的滤掉其可见光的设计方案。
为解决上述技术问题，本发明提出的截断尖峰光谱部分的设计，即用短波通滤光片将紫外光光源的包含656.1nm尖峰的可见光滤掉得到平缓的紫外光谱，再将此平缓紫外光和第二光源光谱产生的紫外光、可见光与近红外光，以及第三光源产生的近红外光谱合并即可得平缓宽带而且近红外光几乎加倍的宽带光谱，包括紫外光、可见光和近红外光。
本发明要解决的技术问题之二是针对以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪,宽带光谱光源中可见光相对紫外光、近红外光强度过大而容易使以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪饱和的问题而提出的用衰减滤光片衰减可见光的设计方案。
为解决上述技术问题，本发明提出的用可见衰减滤光片将第二光源光谱中紫外光和可见光部分减少以平衡其与紫外光和近红外光的相对强度。当增加整体光源强度包括紫外光、可见光和近红外光时，可见光部分不会对以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪饱和。
本发明要解决的技术问题之三是针对以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪，红外谱响应度低，相应的信噪比小不利于光谱分析测量的问题而提出的双钨灯近红外光叠加设计方案。
为解决上述技术问题，本发明提出的采用第二光源和第三光源的近红外光叠加设计以加大近红外谱部分而提高其信噪比，即用长波通滤光片将第三光源的紫外光和可见光滤掉得近红外光谱。再将第一光源产生的平缓紫外光和第二光源产生的紫外光、可见光与近红外光，以及第三光源产生的近红外光合光即可得平缓宽带而且近红外光几乎加倍的宽带光谱，包括紫外光、可见光和近红外光。
本发明的整体技术效果体现在以下方面。
(一)在本发明中，本发明要解决的技术问题之一是针对宽带光谱中氘灯光谱有如656.1nm尖峰谱而容易使以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪饱和的问题而提出的滤掉氘灯光谱中可见光的设计方案。
(二)在本发明中，本发明要解决的技术问题之二是针对以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪,宽带光谱中可见光相对紫外光、近红外光强度过大而容易使以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪饱和的问题而提出的用衰减滤光片衰减可见光的设计方案。
(三)在本发明中，本发明要解决的技术问题之三是针对以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪宽带光谱中近红外光信噪比低的问题而提出的第二光源和第三光源的近红外光叠加的设计方案。
附图说明
图1是常用钨灯和氘灯光谱；
图2是现有技术中通常的氘钨灯光源一种原理图；
图3是本发明的第一实施例的原理结构示意图；
图4是本发明的宽带光谱；
图5是用本发明测得的样品透过率；
图6是本发明的第二实施例的原理结构示意图；
图7是本发明的第三实施例的原理结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的基本原理是：具有宽带光谱的光源包括第一光源、短波通滤光片、第二光源、可见衰减滤光片、第三光源、长波通滤光片以及合光装置，合光装置包括三个光输入接口以及一个光输出接口，其中第一光源为紫外光光源，第二光源为包括紫外光、可见光与近红外光的光源，第三光源为包括紫外光、可见光与近红外光的光源或近红外光光源，第一光源发出的光经过短波通滤光片后得到平缓的紫外光，平缓的紫外光耦合进入合光装置的第一个光输入接口；所述第二光源产生的光经过可见衰减滤光片后得到可见光部分被衰减的光，可见光部分被衰减的光耦合进入合光装置的第二个光输入接口；第三光源产生的光经过长波通滤光片后得到近红外光，近红外光耦合进入合光装置的第三个光输入接口；合光装置将由三个光输入接口进入的光进行合光后经光输出接口输出包括紫外光、可见光和近红外光的平缓宽带光谱。
本发明利用三光谱合一，即对三个光谱分别进行去尖峰光谱、平抑可见光和截取近红外光处理后再合光的方法获得了包括紫外光、可见光到近红外光的宽带光谱。本发明用短波通滤光片将第一光源中含有尖峰谱线的可见光谱滤掉得到平缓的紫外光谱，用可见衰减滤光片将第二光源光谱中可见光部分减弱，用长波通滤光片将第三光源的紫外和可见光滤掉得近红外光谱，然后将得到的平缓的紫外光谱、可见光部分被衰减的光以及近红外光合光即可得平缓宽带而且近红外光几乎加倍的宽带光谱。用该宽带光谱配合以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪进行光谱测量时，在近红外光处可以获得比较高的信噪比；此外当增加整体光源强度包括紫外光、可见光和近红外光的强度时，在很大的动态范围内可见光部分不会对此类光谱仪饱和。采用本发明设计的宽带光源经济实用，可广泛用于材料分析与测量，方便实用。
由于在实际应用中，常常采用氘灯作为紫外光光源使用，将钨灯作为包括紫外光、可见光与近红外光的光源和近红外光光源使用。因此，在以下实施例中，本发明采用氘灯作为第一光源、第一钨灯作为第二光源，第二钨灯作为第三光源。实际上第一光源还可采用其他紫外光光源，例如氙灯等；第二光源还可采用其他包括紫外光、可见光及近红外光的光源，例如氙灯等；第三光源还可采用其他近红外光光源或包括紫外光、可见光与近红外光的光源，例如氙灯等。以下实施例中的氘灯、钨灯并不作为限制本发明之用。
实施例一
如图3所示,本实施例中具有宽带光谱的光源包括氘灯301，短波通滤光片302，第一钨灯304，可见衰减滤光片305，第二钨灯307，长波通滤光片308以及合光装置，合光装置包括第一个二合一Y型光纤以及第二个二合一Y型光纤，第一个二合一Y型光纤包括两个光纤输入接头303、306以及一个光纤输出接头310，第二个二合一Y型光纤包括两个光纤输入接头309、311以及光纤输出接头312。第一个二合一Y型光纤以及第二个二合一Y型光纤为分叉或分劈式。
氘灯301发出的光经过短波通滤光片302后，氘灯光谱中包含656.1nm尖峰谱的可见光被滤掉得到平缓的紫外光谱，该紫外光谱经第一个二合一Y型光纤中第一个光纤输入接头303耦合进入光纤，再进入第一个二合一Y型光纤输出接头310。第一钨灯304发出的光经过可见衰减滤光片305后，其可见光部分被衰减以平衡其与第一钨灯304发出的紫外光和近红外光的相对强度；当增加整体光源强度包括紫外光、可见光和近红外光的强度时，该可见光部分不会对以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪饱和；该衰减的可见光与紫外光和近红外光经第一个二合一Y型光纤中第二个光纤输入接头306耦合进入光纤，并传输到第一个二合一Y型光纤输出接头310。如此便可以在第一个二合一Y型光纤输出接头310获得包括紫外光、可见光和近红外光的宽带光谱，并且此宽带光谱经第二个二合一Y型光纤中第一个光纤接头311耦合进入光纤，再传输到第二个二合一Y型光纤输出接头312。
此外，与第一钨灯304性能一样的第二钨灯307发出的光经过长波通滤光片308后，其中紫外光和可见光被滤掉而得近红外光，该近红外光经第二个二合一Y型光纤中第二个光纤接头309耦合进入光纤，再传输到第二个二合一Y型光纤输出接头312。如此，在第二个二合一Y型光纤输出接头312便可以获得双钨灯近红外光叠加的包括紫外光、可见近光和红外光的平缓宽带光谱。用该宽带光谱配合以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪进行光谱测量时，在近红外光处可以获得比较高的信噪比；此外，当增加整体光源强度(包括紫外光、可见光和近红外光)时，在很大的动态范围内可见光部分不会对此类光谱仪饱和。
在本实施例中，光与光纤接头的输入或输出耦合为直接耦合或用透镜耦合。
如图4所示,是本发明所获得的近红外光增加近一倍的平缓宽带(包括紫外光、可见光和近红外光)光谱(未做绝对光谱强度标定)，其光谱范围约为350nm-1000nm；这个光谱是用以CCD作为探测器的光谱仪测得的，其光谱范围主要取决于CCD的光谱响应范围。实际上本发明的光谱范围要大于上述范围，如用具有更宽光谱范围的光谱仪还可以测得此灯更宽的光谱。其中401是紫外光谱，402可见光光谱以及403是近红外光谱。该宽带光谱中的最小光强(在998.00nm处灰度值4810.83)可以满足光谱测量要求,其最高值(在559.60nm处灰度值28220.01)也不会饱和。实际上,对于依本发明所制作的宽带光源因所用光纤的不同(如材料和芯径等)或所用耦合光学元件的不同,所得宽带光谱各部分的光强分布会有所不同，但都具有本发明的根本特征-即用该宽带光谱配合以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪进行光谱测量时，在近红外光处可以获得比较高的信噪比；而且当增加整体光源(包括紫外光、可见光和近红外光)强度时，在很大的动态范围内可见光部分不会对此类光谱仪饱和。
如图5所示,是用本发明测得的某一玻璃样品(QB2)透过率。其中501是用仅有一个氘灯和一个钨灯组合的宽带光源(如同目前市场上常有的同类灯,比如荷兰Avantes的氘钨灯宽带光源-AvaLight-DH-S)测得的此玻璃样品透过率，502是用本发明测得的此玻璃样品透过率；503是用仅有一个氘灯和一个钨灯组合的宽带光源在近红外光处得到的非光谱信号即噪声。显而易见，透过率502中在近红外光处可以测得很好的光谱；也即本发明在同样可以实现宽带光谱的前提下,配合以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪进行光谱测量时，在近红外光处可以获得非常高的信噪比；而且当增加整体光源强度时，在很大的动态范围内可见光部分不会对此类光谱仪饱和。
实施例二
如图6所示，具有宽带光谱的光源包括氘灯601，短波通滤光片602，第一钨灯604，可见衰减滤光片605，第二钨灯607，长波通滤光片608以及作为合光装置的三合一光纤，三合一光纤包括第一个光纤输入接头603、第二个光纤输入接头606，第三个光纤输入接头609以及光输出接头610。三合一光纤为分叉或分劈式。
氘灯601发出的光经过短波通滤光片602后，氘灯光谱中包含656.1nm尖峰谱部分可见光被滤掉得到平缓的紫外光谱，该紫外光谱经三合一光纤中第一个光纤接头603耦合进入光纤，再传输光输出接头610。第一钨灯604发出的光经过可见衰减滤光片605后，其可见光部分被衰减以平衡其与第一钨灯604发出的紫外光和近红外光光谱的相对强度；以至于当增加整体光源强度包括紫外光、可见光和近红外光的强度时，该可见光部分不会对以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪饱和；经过衰减的第一钨灯604发出的光经三合一光纤中第二个光纤接头606耦合进入光纤，再传输光输出接头610。第二钨灯607发出的光经过长波通滤光片608后，其中紫外光和可见光被滤掉而得近红外光，该近红外光经三合一光纤中第三个光纤接头609耦合进入光纤，再传输光输出接头610。这样一来，在光输出接头610便可以获得双钨灯近红外光叠加的包括紫外光、可见光和近红外光平缓宽带光谱。用该光谱配合以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪进行光谱测量时，在近红外光处可以获得比较高的信噪比；此外当增加整体光源强度包括紫外光、可见光和近红外光的强度时，在很大的动态范围内可见光部分不会对此类光谱仪饱和。
在本实施例中，光与光纤接头的输入或输出耦合为直接耦合或用透镜耦合。
实施例三
如图7所示，具有宽带光谱的光源包括氘灯701，短波通滤光片702，第一钨灯704，可见衰减滤光片705，第二钨灯708，长波通滤光片709以及合光装置，合光装置包括：第一反射镜703，第二反射镜710，第一合光片706(短波通长反镜)，第二合光片707(长波通短反镜)。
氘灯701发出的光经过短波通滤光片702后，氘灯光谱中包含656.1nm尖峰谱可见光被滤掉得到平缓的紫外光谱，该紫外光经第一反射镜703反射后再经第二合光片(长波通短波反镜)707反射后输出。第一钨灯704发出的光经过可见衰减滤光片705后，其可见光部分被衰减后以平衡其与第一钨灯704发出的紫外光和近红外光光谱的相对强度；当增加整体光源强度包括紫外光、可见光和近红外光的强度时，该可见光部分不会对以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪饱和；该衰减的可见光与近红外光经第一合光片(短波通长波反镜)706后再经过第二合光片(长波通短波反镜)707后输出。第二钨灯708发出的光经过长波通滤光片709后，其中紫外光和可见光被滤掉而得近红外光，该近红外光经第二反射镜710反射后再经第二合光片(长波通短波反镜)707后输出。这样一来，在第二合光片707处便可以获得双钨灯近红外光叠加的包括紫外光、可见光和近红外光平缓宽带光谱。用该光谱配合以CCD或CMOS作为探测器的光谱仪进行光谱测量时，在近红外光处可以获得比较高的信噪比；此外当增加整体光源强度包括紫外光、可见光和近红外光的强度时，在很大的动态范围内可见光部分不会对此类光谱仪饱和。
在本发明中，第一钨灯以及第二钨灯的输出光强可以通过调节其驱动电流进行调节。
氘灯、第一钨灯和第二钨灯的光输出接口还可以分别设置有用于平衡光强的中性光衰减片。
在本发明中，采用近红外光多耦合(如用较大芯径光纤等)、可见光及紫外光光少耦合(如用较小芯径光纤等)的方法，即第三光源所用的光纤采用较大芯径的光纤以平衡各部分的光强。可以克服因为CCD或COMS在近红外光处的响应度低而引起的近红外光部分相对较弱的缺陷。
第一钨灯可以为其它的包括紫外光、可见光与近红外光的光源；第二钨灯可以为其它的近红外光光源；以及氘灯可以为其它紫外光光源。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种具有宽带光谱的光源，其特征在于，包括：
第一光源、短波通滤光片、第二光源、可见衰减滤光片、第三光源、长波通滤光片以及合光装置，所述合光装置包括三个光输入接口以及一个光输出接口，其中第一光源为紫外光光源，第二光源为包括紫外光、可见光与近红外光的光源，第三光源为包括紫外光、可见光与近红外光的光源或近红外光光源，
所述第一光源发出的光经过所述短波通滤光片后得到平缓的紫外光，所述平缓的紫外光耦合进入所述合光装置的第一个光输入接口；
所述第二光源产生的光经过所述可见衰减滤光片后得到可见光部分被衰减的光，所述可见光部分被衰减的光耦合进入所述合光装置的第二个光输入接口；
所述第三光源产生的光经过所述长波通滤光片后得到近红外光，所述近红外光耦合进入所述合光装置的第三个光输入接口；
所述合光装置将由所述三个光输入接口进入的光进行合光后经所述光输出接口输出包括紫外光、可见光和近红外光的平缓宽带光谱。
2.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述合光装置包括第一个二合一Y型光纤以及第二个二合一Y型光纤，
所述第一光源发出的光经过所述短波通滤光片后耦合进入所述第一个二合一Y型光纤的其中一个输入接头，所述第二光源产生的光经过所述可见衰减滤光片后耦合进入所述第一个二合一Y型光纤的另一输入接头；
所述第一个二合一Y型光纤的输出接头连接所述第二个二合一Y型光纤的其中一个输入接头，所述第三光源产生的光经过所述长波通滤光片后耦合进入所述第二个二合一Y型光纤的另一输入接头；
所述第二个二合一Y型光纤的输出接头输出包括紫外光、可见光和近红外光的平缓宽带光谱。
3.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述合光装置包括三合一光纤，三合一光纤包括三个光输入接头以及一个光输出接头，
所述第一光源发出的光经过所述短波通滤光片后耦合进入所述三合一光纤的第一个光输入接头，所述第二光源产生的光经过所述可见衰减滤光片后耦合进入所述三合一光纤的第二个光输入接头，所述第三光源产生的光经过所述长波通滤光片后耦合进入所述三合一光纤的第三个光输入接头；
所述三合一光纤的光输出接头输出包括紫外光、可见光和近红外光的平缓宽带光谱。
4.根据权利要求1-3所述的光源，其特征在于，采用近红外光多耦合、可见光及紫外光光少耦合的方法，即第三光源所用的光纤采用较大芯径的光纤以平衡各部分的光强。
5.根据权利要求2或3所述的光源，其特征在于，所述光纤为分叉或分劈式。
6.根据权利要求2或3所述的光源，其特征在于，所述光与光纤接头的输入或输出耦合为直接耦合或用透镜耦合。
7.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述合光装置包括第一合光片、第二合光片、第一反射镜以及第二反射镜，
所述第一光源发出的光经过所述短波通滤光片后经所述第一反射镜反射到达所述第二合光片；
所述第二光源产生的光经过所述可见衰减滤光片后进入第一合光片，所述第三光源产生的光经过所述长波通滤光片后经所述第二反射镜反射进入所述第一合光片，所述第一合光片将所述第二光源和第三光源产生的光进行合光后输出至所述第二合光片；
所述第二合光片将由所述第一合光片输出的光与所述第一光源产生的光合光后输出包括紫外光、可见光和近红外光的平缓宽带光谱。
8.根据权利要求1、或3或7所述的光源，其特征在于，所述第二光源以及所述第三光源的输出光强通过调节其驱动电流进行调节,或根据需要只开起所述第一光源、第二光源以及第三光源中之一或两个。
9.根据权利要求1、或3或7所述的光源，其特征在于，所述第一光源、第二光源和第三光源的光输出接口还设置有用于平衡光强的中性光衰减片。
10.根据权利要求1、或3或7所述的宽带光源，其特征在于，所述第一光源为氘灯、氢灯或氙灯，所述第二光源为钨灯或氙灯,第三光源为钨灯或氙灯。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510704799.7A CN105222891B (zh) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | 一种具有宽带光谱的光源 |
| PCT/CN2016/101693 WO2017071462A1 (zh) | 2015-10-26 | 2016-10-10 | 一种具有宽带光谱的光源 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510704799.7A CN105222891B (zh) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | 一种具有宽带光谱的光源 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105222891A true CN105222891A (zh) | 2016-01-06 |
| CN105222891B CN105222891B (zh) | 2017-08-04 |
Family
ID=54991970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510704799.7A Active CN105222891B (zh) | 2015-10-26 | 2015-10-26 | 一种具有宽带光谱的光源 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105222891B (zh) |
| WO (1) | WO2017071462A1 (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106308751A (zh) * | 2016-08-23 | 2017-01-11 | 江苏鹰利视医疗器械有限公司 | 一种实现窄带或宽带光谱复合照明的装置及其方法 |
| WO2017071462A1 (zh) * | 2015-10-26 | 2017-05-04 | 高利通科技（深圳）有限公司 | 一种具有宽带光谱的光源 |
| CN107080594A (zh) * | 2016-02-15 | 2017-08-22 | 徕卡仪器（新加坡）有限公司 | 多光谱荧光显微镜及其照明滤波器系统和观察系统 |
| WO2018059411A1 (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 高利通科技（深圳）有限公司 | 一种宽带光谱光源 |
| CN110361333A (zh) * | 2018-03-26 | 2019-10-22 | 高利通科技（深圳）有限公司 | 用于光谱分析的小型组合式光源装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007098137A2 (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Auburn University | Applications for mixing and combining light utilizing a transmission filter, iris, aperture apparatus |
| CN201096521Y (zh) * | 2007-11-06 | 2008-08-06 | 南京理工大学 | 非接触式等离子体温度和电子密度测量装置 |
| CN102353630A (zh) * | 2011-06-28 | 2012-02-15 | 重庆大学 | 一种连续光谱光源 |
| CN102967301A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-03-13 | 浙江大学 | 多光源耦合增宽光谱降低光源相对强度噪声的方法 |
| US20130183039A1 (en) * | 2012-01-18 | 2013-07-18 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Selectable multiple-wavelength access for optical network units in arrayed waveguide based wavelength division multiplexing passive optical network |
| CN205138642U (zh) * | 2015-10-26 | 2016-04-06 | 苑高强 | 一种具有宽带光谱的光源 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6788404B2 (en) * | 2002-07-17 | 2004-09-07 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Inspection system with multiple illumination sources |
| US7154607B2 (en) * | 2002-11-04 | 2006-12-26 | Therma-Wave, Inc. | Flat spectrum illumination source for optical metrology |
| CN103471992B (zh) * | 2013-09-03 | 2016-06-01 | 华中科技大学 | 一种光谱椭偏仪中氙灯光源的光强平滑处理装置及方法 |
| CN105222891B (zh) * | 2015-10-26 | 2017-08-04 | 高利通科技（深圳）有限公司 | 一种具有宽带光谱的光源 |
-
2015
- 2015-10-26 CN CN201510704799.7A patent/CN105222891B/zh active Active
-
2016
- 2016-10-10 WO PCT/CN2016/101693 patent/WO2017071462A1/zh active Application Filing
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007098137A2 (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Auburn University | Applications for mixing and combining light utilizing a transmission filter, iris, aperture apparatus |
| CN201096521Y (zh) * | 2007-11-06 | 2008-08-06 | 南京理工大学 | 非接触式等离子体温度和电子密度测量装置 |
| CN102353630A (zh) * | 2011-06-28 | 2012-02-15 | 重庆大学 | 一种连续光谱光源 |
| US20130183039A1 (en) * | 2012-01-18 | 2013-07-18 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) | Selectable multiple-wavelength access for optical network units in arrayed waveguide based wavelength division multiplexing passive optical network |
| CN102967301A (zh) * | 2012-11-15 | 2013-03-13 | 浙江大学 | 多光源耦合增宽光谱降低光源相对强度噪声的方法 |
| CN205138642U (zh) * | 2015-10-26 | 2016-04-06 | 苑高强 | 一种具有宽带光谱的光源 |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017071462A1 (zh) * | 2015-10-26 | 2017-05-04 | 高利通科技（深圳）有限公司 | 一种具有宽带光谱的光源 |
| CN107080594A (zh) * | 2016-02-15 | 2017-08-22 | 徕卡仪器（新加坡）有限公司 | 多光谱荧光显微镜及其照明滤波器系统和观察系统 |
| US10823947B2 (en) | 2016-02-15 | 2020-11-03 | Leica Instruments (Singapore) Pte. Ltd. | Illumination filter system and observation system for a multispectral fluorescence microscope, multispectral fluorescence microscope, and microscopying method |
| CN107080594B (zh) * | 2016-02-15 | 2021-06-01 | 徕卡仪器（新加坡）有限公司 | 多光谱荧光显微镜及其照明滤波器系统和观察系统 |
| US11921275B2 (en) | 2016-02-15 | 2024-03-05 | Leica Instruments (Singapore) Pte. Ltd. | Illumination filter system and observation system for a multispectral fluorescence microscope, multispectral fluorescence microscope, and microscopying method |
| CN106308751A (zh) * | 2016-08-23 | 2017-01-11 | 江苏鹰利视医疗器械有限公司 | 一种实现窄带或宽带光谱复合照明的装置及其方法 |
| WO2018059411A1 (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-05 | 高利通科技（深圳）有限公司 | 一种宽带光谱光源 |
| CN107884069A (zh) * | 2016-09-30 | 2018-04-06 | 高利通科技（深圳）有限公司 | 一种宽带光谱光源 |
| CN107884069B (zh) * | 2016-09-30 | 2023-08-22 | 高利通科技（深圳）有限公司 | 一种宽带光谱光源 |
| CN110361333A (zh) * | 2018-03-26 | 2019-10-22 | 高利通科技（深圳）有限公司 | 用于光谱分析的小型组合式光源装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105222891B (zh) | 2017-08-04 |
| WO2017071462A1 (zh) | 2017-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105222891A (zh) | 一种具有宽带光谱的光源 | |
| CN205138642U (zh) | 一种具有宽带光谱的光源 | |
| US5623149A (en) | High fidelity dual source solar simulator | |
| CN103292903A (zh) | 基于布里渊动态光栅的光谱分析装置及其分析方法 | |
| CN102353630B (zh) | 一种连续光谱光源 | |
| US9166701B1 (en) | System and method for receiving optical signals | |
| CN108168696A (zh) | 一种光谱辐射计的校准装置和校准方法 | |
| CN103257037A (zh) | 一种宽波段硅基探测器光谱响应的通用测试系统 | |
| WO2003016842A1 (fr) | Spectrometre et procede de separation spectrale | |
| Smith et al. | Evidence for accretion disks in highly polarized quasars | |
| CN203299665U (zh) | 基于温度控制光波导的光学性能监控器 | |
| CN106371177B (zh) | 一种光收发组件的组装方法 | |
| CN203275281U (zh) | 基于积分球光谱测量的多光源合光系统 | |
| CN110412009A (zh) | 一种紫外拉曼光谱仪 | |
| CN206270544U (zh) | 一种全胶波分复用器件 | |
| CN206757098U (zh) | 一种mems型可调节光学滤波器 | |
| CN206161157U (zh) | 一种宽带光谱光源 | |
| CN107884069B (zh) | 一种宽带光谱光源 | |
| CN204758878U (zh) | 可插拔可监控的可调光衰减器 | |
| CN111024137B (zh) | 一种线性测量系统 | |
| CN104613988B (zh) | 一种基于fbg光纤的中心波长稳定装置与方法 | |
| CN106918868B (zh) | 空间光谱分离式滤波器波长分辨率的提升方法 | |
| CN207976218U (zh) | 一种ase光在线检测装置 | |
| CN208444049U (zh) | 一种新型结构的波分复用器 | |
| CN106443888A (zh) | 一种基于光纤f‑p滤波器的全光纤滤波装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20160714 Address after: Longhua District Guanlan Street sightseeing road 518110 Guangdong city of Shenzhen province high tech Industrial Park No. 1301 Silver Star Silver Star Science and technology building, 9 floor No. D910 Applicant after: High profit technology (Shenzhen) Co. Ltd. Address before: Room 541, 52 street, Cai Cai Hong, Singapore. #09-48 Applicant before: Yuan Gaoqiang |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |