基于菲涅耳衍射微透镜阵列的光谱成像装置

摘要

一种基于菲涅尔衍射微透镜阵列的光谱成像装置，包括微透镜基片、探测器衬底和支撑侧块构成密封的光学通道，微透镜基片和探测器衬底分别上下设置并相互平行；所述微透镜基片的下表面上加工N个菲涅尔衍射微透镜的微透镜阵列，探测器衬底上表面设有N个探测器的探测器阵列并与所述微透镜阵列相对应；微透镜阵列上N个菲涅尔衍射微透镜的焦点与探测器阵列上N个探测器的光敏面分别一一重合；每个微透镜具有相同的会聚焦距f₀和台阶数L，但具有不同的会聚中心波长λ₀，分别对应N种检测成份的吸收波长，此时FZP的每个环带半径r_m需满足式（1），其中m＝1，2，……，M；焦距f₀与分辨率Δλ之间满足式（2），微透镜对λ₀±Δλ范围的光具有会聚作用。它采用多通道阵列方式，同时获得多种气体或物质成份的多条吸收光谱；还具有体积小、重量轻、易于批量制造和成本低等优点。

主权项

1. 基于菲涅尔衍射微透镜阵列的光谱成像装置，包括微透镜基片(1)、探测器衬底(5)和支撑侧块(3)；其特征在于，微透镜基片(1)、探测器衬底(5)和支撑侧块(3)构成密封的光学通道，微透镜基片(1)和探测器衬底(5)分别上下设置并相互平行；所述微透镜基片(1)的下表面上加工N个菲涅尔衍射微透镜的微透镜阵列(2)，探测器衬底(5)上表面设有N个探测器的探测器阵列(4)并与所述微透镜阵列(2)相对应；微透镜阵列(2)上N个菲涅尔衍射微透镜的焦点与探测器阵列(4)上N个探测器的光敏面分别一一重；其中N为正整数；所述菲涅尔衍射微透镜的微透镜阵列(2)作为聚光和色散元件，微透镜阵列(2)上N个菲涅尔衍射微透镜采用二元微加工技术制作而成，为多台阶的位相型菲涅耳波带板FZP结构，每个FZP结构具有相同的焦距f0和台阶数L，但具有不同的会聚中心波长λ0，分别对应N种检测成分的吸收波长，此时FZP的每个环带半径rm需满足：其中m＝1，2，……，M(M为最大环带数)；并且微透镜的焦距f0与微透镜的光谱分辨率Δλ之间满足其中v是加工工艺的最小线宽，微透镜对λ0±Δλ范围的光具有会聚作用。