CN218726658U - 一种分光系统及多分子荧光检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种分光系统及多分子荧光检测设备，该分光系统包括：分光装置和反射装置；分光装置用于对具有不同波长的入射光进行分光，得到多个子光束；反射装置具有相对的第一反光元件和第二反光元件，反射装置用于接收分光装置发射的多个子光束，通过第一反光元件与第二反光元件交替反射多个子光束，并分别射向不同位置。通过本实用新型实施例提供的分光系统及多分子荧光检测设备，利用反射装置将分光装置分束得到的多个子光束进行交替反射，使多个子光束在交替反射的传输过程中越分越开；该分光系统只需要较小的传输距离即可实现更好地分光，极大地提高了分光性能和分光效率，不需要较高的准直要求，体积小，其所需的装配空间也小。

Description

一种分光系统及多分子荧光检测设备

技术领域

本实用新型涉及荧光检测技术领域，具体而言，涉及一种分光系统及多分子荧光检测设备。

背景技术

在蛋白质检测、基因序列检测或细胞组织功能测定的过程中，通常采用荧光分子标记的方法，并使用荧光显微镜对分子(如核苷酸)进行精确检测。由于具有不同荧光标记的分子在空间分布上排布紧密，直接检测时紧密靠近的分子会在荧光检测中相互干扰，容易造成误判；因此，目前会采用分光的方法区分不同的荧光，以准确检测不同的分子；例如，在探测器前放置分光棱镜，将不同波长的荧光分开，以便实现多路检测。

但是，传统分光棱镜的分光能力有限，需要较大的系统体积以及较大的装配空间，不便于携带，此外还需要较高的准直要求，不便于使用。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种分光系统及多分子荧光检测设备。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种分光系统，包括：分光装置和反射装置；所述分光装置用于对具有不同波长的入射光进行分光，得到多个子光束；多个所述子光束分别对应不同的波长；所述反射装置具有相对的第一反光元件和第二反光元件，所述反射装置用于接收所述分光装置发射的多个所述子光束，通过所述第一反光元件与所述第二反光元件交替反射多个所述子光束，并分别射向不同位置。

可选地，分光装置为透射式分光装置；所述透射式分光装置设置在所述反射装置的耦入端口处；所述第一反光元件位于所述反射装置的耦入端口处的对侧，所述第二反光元件位于所述反射装置的耦入端口处的同侧；所述透射式分光装置用于将所述具有不同波长的入射光按不同波长分束，得到多个所述子光束，并将多个所述子光束分别透射向所述第一反光元件。

可选地，透射式分光装置包括：透射式超透镜，或者透射式光栅。

可选地，透射式超透镜包括：平面的透射式超透镜，或者曲面的透射式超透镜。

可选地，在所述透射式超透镜为平面的透射式超透镜的情况下，所述透射式超透镜的相位分布满足：

其中，θ_i表示所述具有不同波长的入射光的入射角度；θ_t表示所述子光束的出射角度；n_i表示入射空间的介质折射率；n_t表示折射空间的介质折射率；λ表示波长；

表示所述透射式超透镜的相位梯度；/>

表示所述透射式超透镜的相位；x₁表示所述入射光在所述透射式超透镜上入射点的位置。/>

可选地，在所述透射式超透镜为曲面的透射式超透镜的情况下，所述透射式超透镜的相位分布满足：

其中，θ_i表示所述具有不同波长的入射光的入射角度；θ_t表示所述子光束的出射角度；n_i表示入射空间的介质折射率；n_t表示折射空间的介质折射率；λ表示波长；

表示所述透射式超透镜的相位梯度；s₂表示所述入射光在所述透射式超透镜上入射点的切线方向。

可选地，第二反光元件与所述反射装置的耦入端口处同侧设置，所述第一反光元件位于所述第二反光元件的对侧；

所述分光装置为反射式分光装置；所述反射式分光装置与所述第一反光元件同侧设置，且与所述反射装置的耦入端口处相对设置；所述反射式分光装置用于将由所述反射装置的耦入端口处射入的所述具有不同波长的入射光按不同波长分束，得到多个所述子光束，并将多个所述子光束分别反射向所述第二反光元件。

可选地，反射式分光装置包括：平面的反射式超透镜，或者曲面的反射式超透镜。

可选地，在所述反射式分光装置为平面的反射式超透镜的情况下，所述反射式分光装置的相位分布满足：

其中，θ_i表示所述具有不同波长的入射光的入射角度；θ_r表示所述子光束的出射角度；n_i表示入射空间的介质折射率；λ表示波长；

表示所述反射式分光装置的相位梯度；

表示所述反射式分光装置的相位；x₃表示所述入射光在所述反射式分光装置上入射点的位置。

可选地，在所述反射式分光装置为曲面的反射式超透镜的情况下，所述反射式分光装置的相位分布满足：

其中，θ_i表示所述具有不同波长的入射光的入射角度；θ_r表示所述子光束的出射角度；n_i表示入射空间的介质折射率；λ表示波长；

表示所述反射式分光装置的相位梯度；s₄表示所述入射光在所述反射式分光装置上入射点的切线方向。

可选地，反射装置包括波导；所述波导相对的两个内侧壁分别为所述第一反光元件和所述第二反光元件；由所述分光装置发射的多个所述子光束，能够被所述波导相互对应的两个内侧壁依次交替反射，并以多个所述子光束的形式从所述反射装置射出，且分别射向不同位置。

可选地，第一反光元件和所述第二反光元件均包括至少一个反射式超透镜；所述第一反光元件的反射式超透镜与所述第二反光元件的反射式超透镜相互交错设置；由所述分光装置发射的多个所述子光束，能够分别被所述第一反光元件的反射式超透镜与所述第二反光元件的反射式超透镜依次交替反射，并从所述反射装置射出，且分别射向不同位置。

可选地，反射式超透镜包括：平面的反射式超透镜和曲面的反射式超透镜中的至少一种。

可选地，在所述反射式超透镜包括平面的反射式超透镜的情况下，所述反射式超透镜的相位分布满足：

其中，θ_i′表示射入所述反射式超透镜的子光束的入射角度；θ_r′表示由所述反射式超透镜射出的子光束的出射角度；n_i′表示所述反射装置中的介质折射率；λ表示波长；

表示所述反射式超透镜的相位梯度；/>

表示所述反射式超透镜的相位；x₅表示所述入射光在所述反射式超透镜上入射点的位置。

可选地，在所述反射式超透镜包括曲面的反射式超透镜的情况下，所述反射式超透镜的相位分布满足：

其中，θ_i′表示射入所述反射式超透镜的子光束的入射角度；θ_r′表示由所述反射式超透镜射出的子光束的出射角度；n_i′表示所述反射装置中的介质折射率；λ表示波长；

表示所述反射式超透镜的相位梯度；s₆表示入射的子光束在所述反射式超透镜上入射点的切线方向。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种多分子荧光检测设备，包括：如上述任意一种所述的分光系统、激发系统以及接收系统；所述接收系统包括设置在不同位置的多个探测器；所述激发系统用于激发待测物，得到具有不同波长的入射光，并将所述具有不同波长的入射光发射向所述分光系统；所述待测物为荧光分子溶液，所述入射光为荧光信号；所述分光系统用于将所述具有不同波长的入射光分束为多个子光束，并将多个所述子光束分别射向设置在所述接收系统的不同位置的所述探测器中；所述探测器用于将入射的子光束由光信号转换为电信号。

可选地，激发系统包括：激发光源、半透半反镜、第一准直透镜和滤波片；所述激发光源用于发射激发光束，所述激发光束能够令所述待测物发射具有不同波长的入射光；所述半透半反镜设置在所述激发光源的出光侧，用于将部分所述激发光束反射向所述第一准直透镜；所述第一准直透镜用于将由所述半透半反镜入射的激发光束准直并透射向所述待测物；所述待测物在所述激发光束的作用下发射具有不同波长的入射光，所述具有不同波长的入射光以及由所述待测物反射的激发光束，依次经所述第一准直透镜和所述半透半反镜射向所述滤波片；所述滤波片用于滤除入射的激发光束，并使入射的具有不同波长的入射光射向所述分光系统。

可选地，第一准直透镜为超透镜。

可选地，接收系统还包括：多个第二准直透镜；每个所述第二准直透镜设置于每个所述探测器的入光侧，所述第二准直透镜用于将射入的子光束准直并射向相应的探测器中。

可选地，第二准直透镜为超透镜。

本实用新型实施例上述第一方面提供的方案中，可以利用反射装置将分光装置所分束得到的多个单波长的子光束进行交替反射，使得多个子光束在交替反射的传输过程中越分越开，该分光系统相比于传统采用分光棱镜进行分光的系统而言，只需要较小的传输距离即可将入射光按波长分别投射向不同位置，极大地提高了分光性能和分光效率，且不需要较高的准直要求；此外，该分光系统体积更小，所需的装配空间较小，便于携带。

本实用新型实施例上述第二方面提供的方案中，利用分光系统将紧密靠近的荧光分子所发射的荧光信号(如入射光)更好地按波长进行分开，避免了在荧光检测中出现分子互相干扰的问题，提高了检测灵敏度，不会导致误判；并且，采用该分光系统的多分子荧光检测设备，其分光能力强，可以一次性检测大面积的荧光分子溶液，检测效率高。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种分光系统的示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的分光系统中，分光装置为透射式分光装置的示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的分光系统中，透射式分光装置为透射式光栅且反射装置为波导的示意图；

图4示出了本实用新型实施例所提供的分光系统中，透射式超透镜为曲面的透射式超透镜的示意图；

图5示出了本实用新型实施例所提供的分光系统中，透射式超透镜沿子光束传输方向的相位分布示意图；

图6示出了本实用新型实施例所提供的分光系统中，反射式分光装置为曲面的反射式超透镜的示意图；

图7示出了本实用新型实施例所提供的多分子荧光检测设备中，基因测序中核苷酸配对的示意图；

图8示出了本实用新型实施例所提供的一种多分子荧光检测设备的示意图；

图9示出了本实用新型实施例所提供的多分子荧光检测设备中，分光系统与接收系统的放大示意图。

图标：

1-分光装置、2-反射装置、11-透射式分光装置、12-反射式分光装置、21-第一反光元件、22-第二反光元件、111-透射式超透镜、112-透射式光栅、201-波导、202-反射式超透镜、300-分光系统、400-激发系统、500-接收系统、401-激发光源、402-半透半反镜、403-第一准直透镜、404-滤波片、501-探测器、502-第二准直透镜。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供了一种分光系统，参见图1所示，该分光系统包括：分光装置1和反射装置2；分光装置1用于对具有不同波长的入射光进行分光，得到多个子光束；多个子光束分别对应不同的波长；反射装置2具有相对的第一反光元件21和第二反光元件22，反射装置2用于接收分光装置1发射的多个子光束，通过第一反光元件21与第二反光元件22交替反射多个子光束，并分别射向不同位置。

在本实用新型实施例所提供的分光系统中，射入分光装置1中的入射光是具有多种不同波长的光，换句话说，该入射光是一种多波长的混合光，如图1所示，图1中以三条带箭头且相互平行的直线表示三种不同波长的光，三种波长分别为λ₁、λ₂和λ₃，这三种不同波长的光为本实用新型实施例中的入射光；其中，在入射光射入分光装置1的情况下，如图1所示，在入射光竖直向上射入分光装置1的情况下，该分光装置1可以按波长的不同，将射入其中的入射光(具有多种不同波长的光)分别以不同的出射方向射出，并射向反射装置2的不同位置；具体地，以不同出射方向射出的单波长的光在本实用新型实施例中被称为子光束，也就是说，由分光装置1射向反射装置2(如反射装置2的不同位置)的多个子光束中，每个子光束对应一种波长。

本实用新型实施例中，反射装置2顾名思义是可以将光进行反射的装置，基于该反射装置2所包括的第一反光元件21和第二反光元件22来实现该反射装置2反射光的功能；具体地，第一反光元件21与第二反光元件22相对设置，如图1所示，第一反光元件21可以设置在图1上侧，第二反光元件22则可以设置在图1下侧，二者相互对应设置，即第一反光元件21用于反射的一侧与第二反光元件22用于反射的一侧相对设置；并且，该反射装置2(即第一反光元件21与第二反光元件22)的设置位置能够使该反射装置2接收到分光装置1所射出的多个子光束，如图1所示，反射装置2所具有的第二反光元件22可以设置在分光装置1的斜对侧，用于接收由分光装置1所出射(如反射)的多个子光束；多个子光束在射向反射装置2之后，能够被相对设置的第一反光元件21与第二反光元件22交替反射，最终由该反射装置2射出，且最终射出的多个子光束将分别射向不同的位置，达到分束的目的。

例如，参见图1所示，射入第二反光元件22的多个子光束在该第二反光元件22表面的入射位置不同，而该第二反光元件22能够将射入其表面不同位置的多个子光束反射向相对设置的第一反光元件21表面，且分别射向第一反光元件21表面的不同位置。其中，本实用新型实施例可以将该反射过程(即多个子光束由第二反光元件22射向第一反光元件21，并由第一反光元件21反射出去的过程)作为一次交替反射；换句话说，多个子光束可以在该反射装置2(即第一反光元件21与第二反光元件22)中经上述交替反射，最终从该反射装置2射出，且多个子光束分别射向不同的位置；其中，本实用新型实施例对于交替反射的次数不做限定，多个子光束可以仅经过一次交替反射便由反射装置2射出，或者，多个子光束可以经过多次交替反射再从反射装置2射出。需要说明的是，由分光装置1所射出的多个子光束(单波长的光)将在反射装置2中交替反射，随着多个子光束的传输距离的增加，最终由反射装置2射出的多个子光束将会越分越开，射向相互之间间隔更大的不同位置。

本实用新型实施例所提供的分光系统，可以利用反射装置2将分光装置1所分束得到的多个单波长的子光束进行交替反射，使得多个子光束在交替反射的传输过程中越分越开，该分光系统相比于传统采用分光棱镜进行分光的系统而言，只需要较小的传输距离即可将入射光按波长分别投射向不同位置，极大地提高了分光性能和分光效率，且不需要较高的准直要求；此外，该分光系统体积更小，所需的装配空间较小，便于携带。

可选地，参见图2所示，分光装置1为透射式分光装置11；该透射式分光装置11对入射光透明，可以使入射光经该透射式分光装置11调制后透射出去；其中，透射式分光装置11设置在反射装置2的耦入端口处；第一反光元件21位于反射装置2的耦入端口处的对侧，第二反光元件22位于反射装置2的耦入端口处的同侧；如图2所示，图2与图1相同，均以位于上侧的元件表示第一反光元件21，以位于下侧的元件表示第二反光元件22示出；其中，该透射式分光装置11用于将具有不同波长(如λ₁、λ₂和λ₃)的入射光按不同波长分束，得到多个子光束，并将多个子光束分别透射向第一反光元件21。

在本实用新型实施例中，该反射装置2的耦入端口为该反射装置2用于耦入入射光的端口，换句话说，具有不同波长的入射光可以从该反射装置2的耦入端口射入，如图1和图2所示，该第二反光元件22的下表面左端为该反射装置2的耦入端口；并且，在分光装置1为透射式分光装置11的情况下，该透射式分光装置11设置在该反射装置2的耦入端口处，如图2所示，该透射式分光装置11设置在第二反光元件22的同侧(如图2所示该第二反光元件22的左端)。

本实用新型实施例中，由于该透射式分光装置11设置在该反射装置2的耦入端口处，因此，射向该耦入端口处的入射光可以直接射在该透射式分光装置11表面，该透射式分光装置11能够将射入的具有不同波长的入射光进行分光，并透射出多个分别对应某种单波长的子光束；进一步地，由该透射式分光装置11所透射的多个子光束能够射向位于其对侧设置的第一反光元件21中，即多个子光束将射向第一反光元件21的不同位置。

本实用新型实施例可以在反射装置2的耦入端口处设置透射式分光装置11，在将入射光耦入反射装置2的同时将该入射光进行分光，可以提高分光效率。

可选地，参见图2所示，透射式分光装置11包括：透射式超透镜111，或者，参见图3所示，该透射式分光装置11包括：透射式光栅112。

其中，在选择透射式超透镜111作为该透射式分光装置11的情况下，该分光系统更加轻薄，极大地缩小了其整体体积，且采用透射式超透镜111对入射光进行分束，其分光能力更强，不易发生大视场图像边缘重叠的情况，此外，透射式超透镜111可以将所具有的波长种类较多的入射光一次性实现分光，该分光系统分光效率较高。或者，本实用新型实施例在选择透射式光栅112作为该透射式分光装置11的情况下，该分光系统同样缩减了体积。

可选地，该透射式超透镜111包括：平面的透射式超透镜，如图2所示，图2示出了该透射式超透镜111为平面结构(平面的透射式超透镜)的情况；或者，该透射式超透镜111包括：曲面的透射式超透镜，如图4所示，图4示出了该透射式超透镜111为曲面结构(曲面的透射式超透镜)的情况。其中，曲面的透射式超透镜是一种新型的超透镜，将其设置在反射装置2的耦入端口处，可以利用其较高的精度与光学性能，使得该透射式超透镜111的分光效果更好。

可选地，如图2所示，在透射式超透镜111为平面的透射式超透镜的情况下，该透射式超透镜111的相位分布满足：

其中，θ_i表示具有不同波长的入射光的入射角度，如图2所示，该入射光可以垂直射入该透射式超透镜111(如平面的透射式超透镜)中，故入射角度θ_i在此情况下可以等于0；θ_t表示子光束的出射角度，即经过该透射式超透镜111(如平面的透射式超透镜)所透射向第一反光元件21的子光束的出射角度(如折射角)；n_i表示入射空间的介质折射率；n_t表示折射空间的介质折射率，如图2中反射装置2中对应的介质折射率，如第一反光元件21与第二反光元件22之间的介质折射率；λ表示波长，本实用新型实施例中，不同波长的子光束所具有的出射角度θ_t各不相同，以使得多个子光束可以分别以不同的出射角度射向不同的位置(或方向)；

表示透射式超透镜111的相位梯度；/>

表示透射式超透镜111的相位；x₁表示入射光在透射式超透镜111上入射点的位置。

其中，针对不同波长的入射光，该透射式超透镜111沿子光束传输方向(整体的传输方向，如x方向)的相位分布可以参见图5所示，该子光束传输方向(如x方向)可以是图2中透射式超透镜111水平向右的方向；由图5可以看出，由于透射式超透镜111沿x方向的任一位置处对于多种不同波长(如λ₁、λ₂和λ₃)的子光束所能提供的相位梯度不一致，如图5所示，该透射式超透镜111沿x方向任意一处对波长λ₁、λ₂和λ₃的相位梯度依次增大，因此，该3个波长的子光束对应的出射角度θ_t依次增大，使得该透射式超透镜111能够将子光束按波长不同分别对应不同的出射角度射出(如透射)，也就是说，每种波长的子光束的相位变化趋势导致梯度不同，进而每种波长的子光束对应的偏折角度不同。

基于此，并结合入射至该透射式超透镜111(如平面的透射式超透镜)表面x₁位置处的入射光(如具有不同波长的光)的入射角度θ_i，与经该透射式超透镜111(如平面的透射式超透镜)调制后射出的子光束的出射角度θ_t之间满足广义菲涅尔定律，进而可以得到该透射式超透镜111(如平面的透射式超透镜)所满足的相位分布：

通过计算该公式，可以得到将以入射角度θ_i入射的不同波长的入射光，调制为以不同出射角度θ_t射出多个子光束的透射式超透镜111(如平面的透射式超透镜)所需要的相位分布情况，基于该相位分布设计并制造得到可以设置于该反射装置2的耦合端口处的透射式超透镜111。

可选地，参见图4所示，在透射式超透镜111为曲面的透射式超透镜的情况下，透射式超透镜111的相位分布满足：

其中，θ_i表示具有不同波长的入射光的入射角度，如图4所示，该入射光可以垂直射入该透射式超透镜111(如曲面的透射式超透镜)中，故入射角度θ_i在此情况下可以等于0；θ_t表示子光束的出射角度，即经过该透射式超透镜111(如曲面的透射式超透镜)所透射向第一反光元件21的子光束的出射角度(如折射角)；n_i表示入射空间的介质折射率；n_t表示折射空间的介质折射率，如图4中反射装置2中对应的介质折射率，如第一反光元件21与第二反光元件22之间的介质折射率；λ表示波长，本实用新型实施例中，不同波长的子光束所具有的出射角度θ_t各不相同，以使得多个子光束可以分别以不同的出射角度射向不同的位置(或方向)；

表示透射式超透镜111的相位梯度；s₂表示入射光在透射式超透镜111上入射点的切线方向，且不同入射点的切线方向不同。

本实用新型实施例中，曲面的透射式超透镜与平面的透射式超透镜的相位分布类似，该透射式超透镜111(曲面的透射式超透镜)任意一处入射点对波长λ₁、λ₂和λ₃的相位梯度同样可以是依次增大的，因此，该3个波长的子光束对应的出射角度θ_t也可以是依次增大的，基于该相位分布：

设计并制造得到可以将子光束按波长不同分别对应不同的出射角度射出(如透射)的透射式超透镜111(曲面的透射式超透镜)。

可选地，如图1所示，第二反光元件22与反射装置2的耦入端口同侧设置，第一反光元件21位于该第二反光元件22的对侧；其中，图1与图2相同，均以位于上侧的元件作为第一反光元件21，以位于下侧的元件作为第二反光元件22。

其中，分光装置1为反射式分光装置12；反射式分光装置12与第一反光元件21同侧设置，且与反射装置2的耦入端口相对设置；反射式分光装置12用于将由反射装置2的耦入端口处射入的具有不同波长的入射光按不同波长分束，得到多个子光束，并将多个子光束分别反射向第二反光元件22。

本实用新型实施例中的分光装置1除了可以是透射式分光装置11以外，还可以是反射式分光装置12，如图1所示，在采用反射式分光装置12作为分光装置1的情况下，该反射式分光装置12可以设置在该反射装置2的耦入端口的对侧，例如，该反射式分光装置12可以与第一反光元件21同侧设置，如图1所示，该反射式分光装置12可以设置在第一反光元件21的左端，与反射装置2的耦入端口相对，以用于接收从该反射装置2的耦入端口处射入的入射光(具有不同波长的光)。进一步地，当该入射光射向反射式分光装置12表面时，该反射式分光装置12能够将该入射光按波长进行分光，得到多个不同单波长的子光束，并将多个子光束反射向位于其对侧设置的第二反光元件22中。

本实用新型实施例采用反射式分光装置12作为分光装置1，无需在反射装置2的耦入端口处做其他设置，例如，可以直接暴露出该耦入端口，令入射光直接射入该分光系统，该种结构的分光系统加工方式较为简单。

可选地，该反射式分光装置12可以包括：平面的反射式超透镜，如图1所示，图1示出了该反射式分光装置12为平面结构的反射式超透镜(平面的反射式超透镜)的情况；或者，该反射式分光装置12包括：曲面的反射式超透镜，如图6所示，图6示出了该反射式分光装置12为曲面结构的反射式超透镜(曲面的反射式超透镜)的情况。

其中，反射式分光装置12与透射式分光装置11相同，均可选用平面结构的超透镜也可以选用曲面结构的超透镜；且反射式分光装置12与透射式分光装置11之间的区别仅在于反射式分光装置12中设置有反射层(如金属反射层)，可以使其具有将调制得到的多个子光束分别反射向第二反光元件22不同位置的功能，故本实用新型实施例将不再针对不同结构的反射式分光装置12进行赘述。

本实用新型实施例中，不论是采用平面的反射式超透镜作为反射式分光装置12，还是采用曲面的反射式超透镜作为反射式分光装置12，都可以使得该反射式分光装置12更加轻薄，极大地缩小了包含其的分光系统的整体体积，且采用平面或曲面的反射式超透镜对入射光进行分束，其分光能力更强，不易发生大视场图像边缘重叠的情况，此外，平面或曲面的反射式超透镜可以将所具有的波长种类较多的入射光一次性实现分光，该分光系统分光效率较高。

可选地，反射式分光装置12为平面的反射式超透镜的情况下，反射式分光装置12的相位分布满足：

其中，θ_i表示具有不同波长的入射光的入射角度，如图1所示，该入射光可以垂直射入该反射式分光装置12(如平面的反射式超透镜)中，故入射角度θ_i在此情况下可以等于0；θ_r表示子光束的出射角度，即经过该反射式分光装置12(如平面的反射式超透镜)所反射向第二反光元件22的子光束的出射角度(如反射角)；n_i表示入射空间的介质折射率；λ表示波长，本实用新型实施例中，不同波长的子光束所具有的出射角度θ_r各不相同，以使得多个子光束可以分别以不同的出射角度射向不同的位置(或方向)；

表示反射式分光装置12的相位梯度；/>

表示反射式分光装置12的相位；x₃表示入射光在反射式分光装置12上入射点的位置。

本实用新型实施例中，该反射式分光装置12对于不同波长的入射光的调制原理，与上述透射式分光装置11采用透射式超透镜111时，对于不同波长的入射光的调制原理相类似，如图5所示，图5还可以表示为该反射式分光装置12子光束传输方向(如x方向，即图1中反射式分光装置12水平向右的方向)的相位分布，从图5中可以看出，该反射式分光装置12(如平面的反射式超透镜)沿x方向任意一处对波长λ₁、λ₂和λ₃的相位梯度依次增大，因此，该3个波长的子光束对应的出射角度θ_r依次增大，使得该反射式分光装置12(如平面的反射式超透镜)能够将子光束按波长不同分别对应不同的出射角度射出(如反射)。

基于此，确定该反射式分光装置12(如平面的反射式超透镜)所满足的相位分布为：

并通过计算该公式，可以得到将以入射角度θ_i入射的不同波长的入射光，调制为以不同出射角度θ_r射出多个子光束的反射式分光装置12(如平面的反射式超透镜)所需要的相位分布情况，基于该相位分布设计并制造得到可以设置于与该反射装置2的耦入端口相对的反射式分光装置12(如平面的反射式超透镜)。/>

可选地，参见图6所示，在反射式分光装置12包括曲面的反射式超透镜的情况下，反射式分光装置12的相位分布满足：

其中，θ_i表示具有不同波长的入射光的入射角度，如图6所示，该入射光可以垂直射入该反射式分光装置12(如曲面的反射式超透镜)中，故入射角度θ_i在此情况下可以等于0；θ_r表示子光束的出射角度，即经过该反射式分光装置12(如曲面的反射式超透镜)所反射向第二反光元件22的子光束的出射角度(如反射角)；n_i表示入射空间的介质折射率，如图6中反射装置2中对应的介质折射率，如第一反光元件21与第二反光元件22之间的介质折射率；λ表示波长，本实用新型实施例中，不同波长的子光束所具有的出射角度θ_r各不相同，以使得多个子光束可以分别以不同的出射角度射向不同的位置(或方向)；

表示反射式分光装置12的相位梯度；s₄表示入射光在反射式分光装置12上入射点的切线方向，且不同入射点的切线方向不同。

本实用新型实施例中，曲面的反射式超透镜与平面的反射式超透镜的相位分布类似，该反射式分光装置12(如曲面的反射式超透镜)任意一处入射点对波长λ₁、λ₂和λ₃的相位梯度同样可以是依次增大的，因此，该3个波长的子光束对应的出射角度θ_r也可以是依次增大的，基于该相位分布：

设计并制造得到可以将子光束按波长不同分别对应不同的出射角度射出(如反射)的反射式分光装置12(如曲面的反射式超透镜)。

可选地，参见图3所示，该反射装置2可以包括波导201；波导201相对的两个内侧壁分别为第一反光元件21和第二反光元件22；图3中以波导201中位于上方的内侧壁作为第一反光元件21，以波导201中位于下方的内侧壁作为第二反光元件22示出。

其中，由分光装置1发射的多个子光束，能够被波导201相互对应的两个内侧壁依次交替反射，并以多个子光束的形式从反射装置2射出，且分别射向不同位置。

如图3所示，当分光装置1所射出的多个子光束射入该波导201时，多个子光束可以基于波导201的两个相对的内侧壁(也就是第一反光元件21和第二反光元件22)进行交替反射(如全反射)，该交替反射的次数可以由波导201的长度确定，多个子光束的传输距离(如波导201的长度)越长，多个子光束将越分越开，最终，多个子光束将由该波导201射出，且分别射向不同的位置；该分光系统可以在较为压缩且紧凑的结构中，实现较好的分光效果。

可选地，参见图1所示，第一反光元件21和第二反光元件22均包括至少一个反射式超透镜202；第一反光元件21的反射式超透镜202与第二反光元件22的反射式超透镜202相互交错设置；由分光装置1发射的多个子光束，能够分别被第一反光元件21的反射式超透镜202与第二反光元件22的反射式超透镜202依次交替反射，并从反射装置2射出，且分别射向不同位置。

如图1所示，图1示出了第一反光元件21包括一个反射式超透镜202，且第二反光元件22包括两个反射式超透镜202的情况，在第一反光元件21或第二反光元件22包括多个反射式超透镜202的情况下，每个反光元件所包括的多个反射式超透镜202沿子光束传输方向呈一字型并列排布，如图1所示，第二反光元件22的两个反射式超透镜202沿子光束传输方向(如x方向，即图1所示的水平向右的方向)依次并列排布。其中，该第一反光元件21所包括的反射式超透镜202与该第二反光元件22所包括的反射式超透镜202并不是共轴设置的，图1中分别位于两个反光元件中的反射式超透镜202的主光轴之间具有一定距离且相互平行，即分别位于两个反光元件中的反射式超透镜202是相互交错(错开)设置的。

本实用新型实施例中，根据实际所设置的分光装置1，如根据分光装置1的具体设置位置，由该反射装置2中第一个反射式超透镜202接收该分光装置1所发射的多个子光束；其中，该反射装置2中第一个反射式超透镜202是位于子光束传输起点的反射式超透镜202，其可以是第一反光元件21的反射式超透镜202，也可以是第二反光元件22的反射式超透镜202，如图1所示，该反射装置2中第一个反射式超透镜202是第二反光元件22中的第一个反射式超透镜202，位于该第二反光元件22左端；该反射装置2中第一个反射式超透镜202可以将接收的多个子光束进行反射，并反射向位于其对侧设置且在子光束传输方向上最靠近该反射装置2中第一个反射式超透镜202的反射式超透镜202中，即这两个反射式超透镜202的主光轴之间距离最小；多个子光束可以被第一反光元件21与第二反光元件22上各自设置的反射式超透镜202，沿子光束传输方向交替反射，最终从该反射装置2中射出，并分别射向不同位置。

如图1所示，由分光装置1射出的多个子光束可以分别射向该第二反光元件22中第一个反射式超透镜202的不同位置，并经该反射式超透镜202的调制后，继续射向位于第一反光元件21的第一个反射式超透镜202的不同位置，该第一反光元件21的第一个反射式超透镜202是在子光束传输方向上最靠近该第二反光元件22中第一个反射式超透镜202的反射式超透镜202；入射至该第一反光元件21的第一个反射式超透镜202的多个子光束同样会被该反射式超透镜202调制，并反射向设置在其对侧第二反光元件22的第二个反射式超透镜202的不同位置，最终多个子光束将由该第二反光元件22的第二个反射式超透镜202射出，并分别射向不同位置。

本实用新型实施例所采用的反射装置2中，位于两个反光元件上的反射式超透镜202均可以对射入其中的子光束再度进行分光，如对每种波长的子光束叠加不同的出射角度(如反射角)，使得多个子光束每经过一次反射式超透镜202的反射，都将被再一次分光，即多个子光束会被分得更开，相邻子光束之间的间隙将会更大；因此该分光系统只需要少量反射式超透镜202和较短的传输空间即可完成更高质量的分光(如不易发生大视场图像边缘重叠的情况)，可以使该分光系统结构更紧凑，实现小型化。

可选地，反射式超透镜202可以包括：平面的反射式超透镜和曲面的反射式超透镜中的至少一种。

本实用新型实施例中，反射装置2中的反射式超透镜202可以与分光装置1中的反射式分光装置12相同，全部选用平面的反射式超透镜或者全部选用曲面的反射式超透镜，再或者，也可以同时选用平面的反射式超透镜与曲面的反射式超透镜，两种结构的反射式超透镜202可以搭配使用，本实用新型实施例对此不做限定。其中，选择曲面的反射式超透镜可以提高多个子光束的分光能力，使多个子光束可以更快达到分光要求，进一步缩短子光束的传输距离，缩短反射装置2的长度，减小该分光系统整体体积。

可选地，在反射式超透镜202包括平面的反射式超透镜的情况下，反射式超透镜202的相位分布满足：

其中，θ_i′表示射入反射式超透镜202(平面的反射式超透镜)的子光束的入射角度，本实用新型实施例中，不同波长的子光束所具有的入射角度θ_i′各不相同；θ_r′表示由反射式超透镜202(平面的反射式超透镜)射出的子光束的出射角度，其中，不同波长的子光束从反射式超透镜202(平面的反射式超透镜)射出时的出射角度θ_r′也各不相同；n_i′表示反射装置2中(第一反光元件21与第二反光元件22之间)的介质折射率；λ表示波长；

表示反射式超透镜202的相位梯度；/>

表示反射式超透镜202的相位；x₅表示入射光在反射式超透镜202上入射点的位置。

本实用新型实施例中，该反射式超透镜202(平面的反射式超透镜)对于射入的多个子光束的调制原理，与反射式分光装置12采用平面的反射式超透镜时对于不同波长的入射光的调制原理相同，可以参考上述相关内容的描述以及相位分布公式：

设计并制造得到沿子光束传输方向的相应设置位置上的反射式超透镜202(平面的反射式超透镜)，此处将不再赘述。

可选地，在反射式超透镜202包括曲面的反射式超透镜的情况下，反射式超透镜202的相位分布满足：

其中，θ_i′表示射入反射式超透镜202(曲面的反射式超透镜)的子光束的入射角度，本实用新型实施例中，不同波长的子光束所具有的入射角度θ_i′各不相同；θ_r′表示由反射式超透镜202(曲面的反射式超透镜)射出的子光束的出射角度，其中，不同波长的子光束从反射式超透镜202(曲面的反射式超透镜)射出时的出射角度θ_r′也各不相同；n_i′表示反射装置2中(第一反光元件21与第二反光元件22之间)的介质折射率；λ表示波长；

表示反射式超透镜202的相位梯度；s₆表示入射的子光束在反射式超透镜202上入射点的切线方向。

本实用新型实施例中，该反射式超透镜202(曲面的反射式超透镜)对于射入的多个子光束的调制原理，与反射式分光装置12采用曲面的反射式超透镜时对于不同波长的入射光的调制原理相同，可以参考上述相关内容的描述以及相位分布公式：

设计并制造得到沿子光束传输方向的相应设置位置上的反射式超透镜202(曲面的反射式超透镜)，此处将不再赘述。

在多分子的荧光检测的应用中，重要的应用是基因测序工程。如图7所示，使用已荧光标记的核苷酸(如位于图7上方的T、A、G、C)与待测DNA序列(如位于图7下方的待测DNA单链)配对，通过探测被荧光标记的核苷酸在每一次配对过程中所释放的荧光信号，可以获得待测DNA序列的排布。

基于此，本实用新型实施例还提供了一种多分子荧光检测设备，参见图8所示，该多分子荧光检测设备包括：上述任意一种分光系统300、激发系统400以及接收系统500；接收系统500包括设置在不同位置的多个探测器501；其中，激发系统400用于激发待测物，得到具有不同波长的入射光，并将具有不同波长的入射光发射向分光系统300；待测物为荧光分子溶液，入射光为荧光信号；分光系统300用于将具有不同波长的入射光分束为多个子光束，并将多个子光束分别射向设置在接收系统500的不同位置的探测器501中；探测器501用于将入射的子光束由光信号转换为电信号。

在本实用新型实施例所提供的多分子荧光检测设备中，待测物可以是具有荧光分子的溶液(即荧光分子溶液，图8中用字母K表示)，该荧光分子是由不同荧光标记的核苷酸在与待测DNA单链配对时所按序(按DNA序列)生成的分子；其中，激发系统400可以对该荧光分子溶液(待测物)进行激发，使得荧光分子溶液(待测物)可以发射具有不同波长的入射光，换句话说，被不同荧光标记的核苷酸在与待测DNA单链配对时所生成的不同荧光分子，可以在激发系统400的作用下，相应地发射出不同波长的荧光信号，本实用新型实施例将不同波长的荧光信号作为入射光，即能够射向分光系统300中的不同波长的入射光，且该具有不同波长的入射光能够射向该分光系统300中反射装置2的耦入端口处，并基于该分光系统300被分束为多个单波长的子光束，最终射向位于该分光系统300出光侧设置的接收系统500中；具体地，由分光系统300射出的多个子光束将分别射向该接收系统500的不同探测器501中，可以理解，不同的探测器501分别位于该接收系统500的不同位置。

本实用新型实施例可以通过多个探测器501所接收到的相应波长的子光束，将该子光束由光信号转为电信号，在每个探测器501得到相应子光束的分布图像，通过将上述多个图像进行对比或空间上的叠加，即可分析获得待测DNA序列的排布；其中，该探测器501可以包括CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合器件)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor，互补金属氧化物半导体)，本实用新型实施例对此不做限定。

进一步地，本实用新型实施例还可以获得该DNA序列中各核苷酸的空间分布图像，例如，可以采用图像处理的方法对探测器501中子光束的电信号进行图像处理，使得以不同出射角度射出分光系统300的多个子光束在射向相应探测器501中所产生的拉伸等形变能够得到修正，从而获取待测物中各核苷酸的空间分布图像，即每个探测器501分别对应一种核苷酸的空间分布图像，本实用新型实施例可以通过进一步对比各核苷酸的空间分布情况，从而获得DNA序列；其中，该图像处理过程为本领域技术人员可以了解的现有技术，本实用新型实施例对此过程未做任何改进。

本实用新型实施例所提供的多分子荧光检测设备，利用分光系统300将紧密靠近的荧光分子所发射的荧光信号(如入射光)更好地按波长进行分开，避免了在荧光检测中出现分子互相干扰的问题，提高了检测灵敏度，避免误判；并且，采用该分光系统300的多分子荧光检测设备，其分光能力强，可以一次性检测大面积的荧光分子溶液，检测效率高。

可选地，参见图8所示，该激发系统400包括：激发光源401、半透半反镜402、第一准直透镜403和滤波片404；激发光源401用于发射激发光束，激发光束能够令待测物发射具有不同波长的入射光；半透半反镜402设置在激发光源401的出光侧，用于将部分激发光束反射向第一准直透镜403；第一准直透镜403用于将由半透半反镜402入射的激发光束准直并透射向待测物；待测物在激发光束的作用下发射具有不同波长的入射光，具有不同波长的入射光以及由待测物反射的激发光束，依次经第一准直透镜403和半透半反镜402射向滤波片404；滤波片404用于滤除入射的激发光束，并使入射的具有不同波长的入射光射向分光系统300。

如图8所示，激发光源401可以是固体激光器或光纤激光器等，能够向位于其出光侧设置的半透半反镜402发射激发光束，该激发光束经半透半反镜402的反射，一部分将射向待测物(如荧光分子溶液)，使该待测物(如荧光分子溶液)发射不同波长的入射光(荧光信号)；另一部分将被该半透半反镜402透射向滤波片404。需要说明的是，由于待测物所发射的入射光(荧光信号)是一种发散光，因此，本实用新型实施例在该半透半反镜402与该待测物之间设置第一准直透镜403，以对待测物所发射的不同波长的入射光进行准直；相应地，被该半透半反镜402所反射的部分激发光束也可以得到该第一准直透镜403的准直处理，进而射向待测物。可选地，该第一准直透镜403可以是超透镜，使得具有该激发系统400的多分子荧光检测设备的体积更加轻薄，成本更低。

本实用新型实施例中，由于该半透半反镜402不仅能够将准直后的入射光部分反射出去，最终由待测物所反射的入射光(如激发光束)，也将依次经第一准直透镜403和该半透半反镜402透射向分光系统300，因此，本实用新型实施例可以通过设置在半透半反镜402与分光系统300之间的滤波片404，将半透半反镜402所透射的激发光束滤除，例如，该滤波片404对于射入其表面的激发光束不具有透射功能，相反地，该滤波片404可以将射入其表面的准直后的入射光进行透射，且能够将该准直后的入射光(具有不同波长)透射向位于该滤波片404出光侧设置的分光系统300中，以提高该多分子荧光检测设备的信噪比。

可选地，参见图9所示，该接收系统500还可以包括：多个第二准直透镜502；每个第二准直透镜502设置于每个探测器501的入光侧，第二准直透镜502用于将射入的子光束准直并射向相应的探测器501。

本实用新型实施例可以通过在每个探测器501的入光侧设置相应的第二准直透镜502，使得以不同出射角度射出分光系统300的多个子光束在射向相应的探测器501之前，可以被第二准直透镜502准直，进而使多个子光束分别以垂直角度射向相应的探测器501中，快速修正斜入射的子光束会导致的拉伸等形变，这样的设置不需要探测器501对于射入其中的子光束进行图像处理，可以简化探测器501的配置要求，直接获取到待测物中各核苷酸的空间分布图像，且该图像不发生形变。

可选地，该第二准直透镜502也可以为超透镜，进一步压缩具有该接收系统500的多分子荧光检测设备的体积，使该多分子荧光检测设备更加轻薄，成本更低。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种分光系统，其特征在于，包括：分光装置(1)和反射装置(2)；

所述分光装置(1)用于对具有不同波长的入射光进行分光，得到多个子光束；多个所述子光束分别对应不同的波长；

所述反射装置(2)具有相对的第一反光元件(21)和第二反光元件(22)，所述反射装置(2)用于接收所述分光装置(1)发射的多个所述子光束，通过所述第一反光元件(21)与所述第二反光元件(22)交替反射多个所述子光束，并分别射向不同位置。

2.根据权利要求1所述的分光系统，其特征在于，所述分光装置(1)为透射式分光装置(11)；所述透射式分光装置(11)设置在所述反射装置(2)的耦入端口处；

所述第一反光元件(21)位于所述反射装置(2)的耦入端口处的对侧，所述第二反光元件(22)位于所述反射装置(2)的耦入端口处的同侧；

所述透射式分光装置(11)用于将所述具有不同波长的入射光按不同波长分束，得到多个所述子光束，并将多个所述子光束分别透射向所述第一反光元件(21)。

3.根据权利要求2所述的分光系统，其特征在于，所述透射式分光装置(11)包括：透射式超透镜(111)，或者透射式光栅(112)。

4.根据权利要求3所述的分光系统，其特征在于，所述透射式超透镜(111)包括：平面的透射式超透镜，或者曲面的透射式超透镜。

5.根据权利要求4所述的分光系统，其特征在于，在所述透射式超透镜(111)为平面的透射式超透镜的情况下，所述透射式超透镜(111)的相位分布满足：

其中，θ_i表示所述具有不同波长的入射光的入射角度；θ_t表示所述子光束的出射角度；n_i表示入射空间的介质折射率；n_t表示折射空间的介质折射率；λ表示波长；

表示所述透射式超透镜(111)的相位梯度；

表示所述透射式超透镜(111)的相位；x₁表示所述入射光在所述透射式超透镜(111)上入射点的位置。

6.根据权利要求4所述的分光系统，其特征在于，在所述透射式超透镜(111)为曲面的透射式超透镜的情况下，所述透射式超透镜(111)的相位分布满足：

其中，θ_i表示所述具有不同波长的入射光的入射角度；θ_t表示所述子光束的出射角度；n_i表示入射空间的介质折射率；n_t表示折射空间的介质折射率；λ表示波长；

表示所述透射式超透镜(111)的相位梯度；s₂表示所述入射光在所述透射式超透镜(111)上入射点的切线方向。

7.根据权利要求1所述的分光系统，其特征在于，所述第二反光元件(22)与所述反射装置(2)的耦入端口处同侧设置，所述第一反光元件(21)位于所述第二反光元件(22)的对侧；

所述分光装置(1)为反射式分光装置(12)；所述反射式分光装置(12)与所述第一反光元件(21)同侧设置，且与所述反射装置(2)的耦入端口处相对设置；

所述反射式分光装置(12)用于将由所述反射装置(2)的耦入端口处射入的所述具有不同波长的入射光按不同波长分束，得到多个所述子光束，并将多个所述子光束分别反射向所述第二反光元件(22)。

8.根据权利要求7所述的分光系统，其特征在于，所述反射式分光装置(12)包括：平面的反射式超透镜，或者曲面的反射式超透镜。

9.根据权利要求8所述的分光系统，其特征在于，在所述反射式分光装置(12)为平面的反射式超透镜的情况下，所述反射式分光装置(12)的相位分布满足：

其中，θ_i表示所述具有不同波长的入射光的入射角度；θ_r表示所述子光束的出射角度；n_i表示入射空间的介质折射率；λ表示波长；

表示所述反射式分光装置(12)的相位梯度；

表示所述反射式分光装置(12)的相位；x₃表示所述入射光在所述反射式分光装置(12)上入射点的位置。

10.根据权利要求8所述的分光系统，其特征在于，在所述反射式分光装置(12)为曲面的反射式超透镜的情况下，所述反射式分光装置(12)的相位分布满足：

其中，θ_i表示所述具有不同波长的入射光的入射角度；θ_r表示所述子光束的出射角度；n_i表示入射空间的介质折射率；λ表示波长；

表示所述反射式分光装置(12)的相位梯度；s₄表示所述入射光在所述反射式分光装置(12)上入射点的切线方向。

11.根据权利要求1-10任一所述的分光系统，其特征在于，所述反射装置(2)包括波导(201)；所述波导(201)相对的两个内侧壁分别为所述第一反光元件(21)和所述第二反光元件(22)；

由所述分光装置(1)发射的多个所述子光束，能够被所述波导(201)相互对应的两个内侧壁依次交替反射，并以多个所述子光束的形式从所述反射装置(2)射出，且分别射向不同位置。

12.根据权利要求1-10任一所述的分光系统，其特征在于，所述第一反光元件(21)和所述第二反光元件(22)均包括至少一个反射式超透镜(202)；

所述第一反光元件(21)的反射式超透镜(202)与所述第二反光元件(22)的反射式超透镜(202)相互交错设置；

由所述分光装置(1)发射的多个所述子光束，能够分别被所述第一反光元件(21)的反射式超透镜(202)与所述第二反光元件(22)的反射式超透镜(202)依次交替反射，并从所述反射装置(2)射出，且分别射向不同位置。

13.根据权利要求12所述的分光系统，其特征在于，所述反射式超透镜(202)包括：平面的反射式超透镜和曲面的反射式超透镜中的至少一种。

14.根据权利要求13所述的分光系统，其特征在于，在所述反射式超透镜(202)包括平面的反射式超透镜的情况下，所述反射式超透镜(202)的相位分布满足：

其中，θ_i′表示射入所述反射式超透镜(202)的子光束的入射角度；θ_r′表示由所述反射式超透镜(202)射出的子光束的出射角度；n_i′表示所述反射装置(2)中的介质折射率；λ表示波长；

表示所述反射式超透镜(202)的相位梯度；

表示所述反射式超透镜(202)的相位；x₅表示所述入射光在所述反射式超透镜(202)上入射点的位置。

15.根据权利要求13所述的分光系统，其特征在于，在所述反射式超透镜(202)包括曲面的反射式超透镜的情况下，所述反射式超透镜(202)的相位分布满足：

其中，θ_i′表示射入所述反射式超透镜(202)的子光束的入射角度；θ_r′表示由所述反射式超透镜(202)射出的子光束的出射角度；n_i′表示所述反射装置(2)中的介质折射率；λ表示波长；

表示所述反射式超透镜(202)的相位梯度；s₆表示入射的子光束在所述反射式超透镜(202)上入射点的切线方向。

16.一种多分子荧光检测设备，其特征在于，包括：如上述权利要求1-15中任意一项所述的分光系统(300)、激发系统(400)以及接收系统(500)；所述接收系统(500)包括设置在不同位置的多个探测器(501)；

所述激发系统(400)用于激发待测物，得到具有不同波长的入射光，并将所述具有不同波长的入射光发射向所述分光系统(300)；所述待测物为荧光分子溶液，所述入射光为荧光信号；

所述分光系统(300)用于将所述具有不同波长的入射光分束为多个子光束，并将多个所述子光束分别射向设置在所述接收系统(500)的不同位置的所述探测器(501)中；

所述探测器(501)用于将入射的子光束由光信号转换为电信号。

17.根据权利要求16所述的多分子荧光检测设备，其特征在于，所述激发系统(400)包括：激发光源(401)、半透半反镜(402)、第一准直透镜(403)和滤波片(404)；

所述激发光源(401)用于发射激发光束，所述激发光束能够令所述待测物发射具有不同波长的入射光；

所述半透半反镜(402)设置在所述激发光源(401)的出光侧，用于将部分所述激发光束反射向所述第一准直透镜(403)；

所述第一准直透镜(403)用于将由所述半透半反镜(402)入射的激发光束准直并透射向所述待测物；

所述待测物在所述激发光束的作用下发射具有不同波长的入射光，所述具有不同波长的入射光以及由所述待测物反射的激发光束，依次经所述第一准直透镜(403)和所述半透半反镜(402)射向所述滤波片(404)；

所述滤波片(404)用于滤除入射的激发光束，并使入射的具有不同波长的入射光射向所述分光系统(300)。

18.根据权利要求17所述的多分子荧光检测设备，其特征在于，所述第一准直透镜(403)为超透镜。

19.根据权利要求16所述的多分子荧光检测设备，其特征在于，所述接收系统(500)还包括：多个第二准直透镜(502)；

每个所述第二准直透镜(502)设置于每个所述探测器(501)的入光侧，所述第二准直透镜(502)用于将射入的子光束准直并射向相应的探测器(501)中。

20.根据权利要求19所述的多分子荧光检测设备，其特征在于，所述第二准直透镜(502)为超透镜。

Images