一种显微角分辨光谱测量装置

摘要

本发明涉及一种显微角分辨光谱测量装置，利用傅立叶变换器件，至少包括一个带有照明系统的显微镜、一根光纤，一个精密平移针孔和一个光谱仪，角分辨光谱测量由下述部件实现：将所述的显微镜的物镜当作一种傅里叶变换器件，形成光的角度和焦平面上空间位置的对应关系，光谱仪通过光纤连接至物镜焦平面上的针孔处，通过移动针孔的位置，获得不同角度的光谱信息；采用共焦照明系统对样品进行照明，或者，在图像平面上利用图像针孔进行空间滤波，或者，采用共焦照明系统和在图像平面上利用图像针孔进行空间滤波，获得样品上微米或纳米尺度区域的光谱信息。本发明可应用于微纳光学领域如光子晶体、薄膜材料、LED等的显微角分辨光谱检测。

主权项

一种显微角分辨光谱测量装置，利用傅立叶变换器件，至少包括一个带有照明系统的显微镜（1）、一根光纤（2），一个精密平移针孔（3）和一个光谱仪（4），进行角分辨光谱测量和显微光谱测量，其特征在于：角分辨光谱测量由下述部件实现：将所述的显微镜的物镜（10）当作一种傅里叶变换器件，将样品（9）表面发出的不同角度的光成像到物镜后端的第一焦平面（11）的不同位置处，形成光角度和焦平面上空间位置的对应关系，通过消色差的成像透镜组（13）将第一焦平面（11）成像至远离物镜的第二焦平面（14）处，在第二焦平面（14）上加载一个精密平移针孔（3），光谱仪（4）通过光纤（2）连接至针孔处，通过移动针孔的位置，获得不同角度的光谱信息；显微光谱测量通过以下部件实现：采用共焦照明系统（5）对样品（9）进行照明以获得显微光谱；或者，采用共焦照明系统（5）和在图像平面二（16）上利用图像针孔进行空间滤波获得显微光谱，其中，所述的共焦照明系统（5）包括一个激光光源（6），一个透镜（7）和一个光源针孔（8），所述的激光光源（6）发出的光束经过透镜（7）汇聚至光源针孔（8），成为一个点光源，所述的光源针孔（8）位于显微镜物镜的图像平面一（15）上，该图像平面一（15）是样品（9）通过显微镜的物镜（10）成像形成的光学共轭面，包含了样品（9）的全部图像信息，并和样品（9）具有点与点的对应关系，所述图像平面一（15）上的点光源发出的光经过设在第一焦平面（11）与成像透镜组（13）之间的分束器（12）和显微镜的物镜（10）后，汇聚在样品（9）的对应点上，形成微米或纳米尺度的照明光斑，通过调节光源针孔（8）的大小和其在图像平面一（15）上的位置，实现对样品（9）表面不同位置处的不同大小的区域的照明，而此区域外的样品由于未被照明，不会产生干扰光进入检测光路，从而得到样品上微小区域的光谱信息，其中，所述的照明光斑的直径为：，其中为激光波长，NA为显微镜物镜的数值孔径。