技术原理
线性渐变滤光片(LVF)
把分光从机械结构搬到探测器表面,这是 MINI 系列在体积、稳定性与成本上的优势来源。
光栅:角度色散
传统光栅光谱仪依靠角度色散:不同波长按 mλ = d (sin α + sin β) 以不同角度出射,需要准直、色散、聚焦,还要足够长的传播距离才能把光谱展开。因此分辨率的提升通常伴随光学体积的增大。
LVF:空间编码
LVF 是一层腔长沿位置线性变化的法布里—珀罗结构,透射中心波长随位置连续变化:λ(x) = λ₀ + G · x;再叠加宽带通滤光片,只保留其中一个干涉级次。滤光片与探测器紧邻布置,因此完全不需要色散光路。
这带来什么改变
器件更少、装调链路更短,成本随之下降;晶圆级镀膜让芯片之间的光谱响应更一致;没有分光腔与精密对准,模组对振动与温漂更耐受。实测样机波长准确性 ± 1 nm(氩灯谱线复核 RMS 0.58 nm),杂散光 0.1 %,动态范围可达 4500:1。
说明:具体测试条件与实测数据见产品手册,可在联系页面申请获取。
两种分光方式的光路对比
传统光栅光谱仪GRATING
m λ = d ( sin α + sin β )
九色光 LVF 光谱仪LVF
λ ( x ) = λ₀ + G · x
LVF 与光栅光谱仪对比
| 对比维度 | LVF · 九色光 | 光栅光谱仪 |
|---|---|---|
| 分光原理 | 线性渐变滤光片,波长—位置映射 | 光栅衍射色散 |
| 光学结构 | 滤光片集成于探测器 | 光栅 + 狭缝 + 分光腔 |
| 模组体积 | 芯片 / 模组级,最小 47 × 24 × 25 mm | 需分光腔体,体积较大 |
| 运动部件 | 无 | 部分方案含转动光栅 |
| 批次一致性 | 晶圆级工艺,一致性高 | 依赖人工装调,个体差异大 |
| 温漂 / 抗振 | 无分光腔,稳定性高 | 对准敏感,受温漂与振动影响 |
| 量产成本 | 半导体工艺,显著降低 | 光学装调成本高 |
信号链路
从光输入到数字光谱
01
入射光
宽带光线经光纤或空间光输入,照射到滤光片表面。
02
线性渐变滤光片
腔长沿 x 方向线性变化,决定每个位置透过的中心波长。
03
InGaAs 线阵探测器
256 / 512 像素逐像元读取强度,A/D 转换为 16-bit。
04
波长 → 像元
每个像元位置就是一个独立的光谱通道。