收藏!一份了解光譜儀性能指標的簡易清單

2022-01-04 光電資訊

光譜學測量的基礎是測量光輻射與波長的對應關係。一般來說，光譜學測量的直接結果是由很多個離散的點構成曲線，每個點的橫坐標（X軸）是波長，縱坐標（Y軸）是在這個波長處的強度。

一個光譜儀的性能，可以分幾個大類，今天我們為大家帶來的是一份了解光譜儀性能指標的簡易清單，希望能夠幫助到大家！

波長範圍是光譜儀所能測量的波長區間。常見的光纖光譜儀的波長範圍是400nm-1100nm，也就是可以探測可見光和一部分近紅外的光。使用新型探測器可以使這個範圍拓展至200nm-2500nm，即覆蓋紫外、可見和近紅外波段。光柵的類型以及探測器的類型會影響波長範圍。一般來說，寬的波長範圍意味著低的波長解析度，所以用戶需要在波長範圍和波長解析度兩個參數間做權衡。如果同時需要寬的波長範圍和高的波長解析度，則需要組合使用多個光譜儀通道（多通道光譜儀）。顧名思義，波長解析度描述了光譜儀能夠分辨波長的能力，常用的光譜儀的波長解析度大約為1nm，即可以區分間隔1nm的兩條譜線。Avantes公司可以提供的高的波長解析度為0.025nm。波長解析度與波長的取樣間隔（數據的x坐標的間隔）是兩個不同概念。一般來說，高的波長解析度意味著窄額度波長範圍  ，所以用戶需要在波長範圍和波長解析度兩個參數間做權衡。如果同時需要寬的波長範圍和高的波長解析度，則需要組合使用多個光譜儀通道（多通道光譜儀）。當信號的值與噪聲的值相當時，從噪聲中分辨信號就會非常困難。一般用與噪聲相當的信號的值（光譜輻照度或光譜輻亮度）來表徵能一個光譜儀所能夠測量的弱的光強(Y軸的MIN值)。噪聲等效功率越小，光譜儀就可以測量更弱的信號。狹縫的寬度、光柵的類型、探測器的類型等等參數都會影響噪聲等效功率。因為這些參數也會影響波長範圍和波長解析度，用戶需要在這些指標間做出取捨。對探測器製冷（Avantes公司的製冷型光譜儀）有助於減小探測器的熱噪音，優化探測器檢測弱光的能力。    動態範圍描述一個光譜儀所能夠測量到的強的信號與弱的信號的比值。強的信號為光譜儀在信號不飽和情況下，所能測量的大信號值，弱的信號用上述的噪聲等效功率衡量。動態範圍主要受制於探測器的類型。傳統上，動態範圍是影響測量方便性的一個很關鍵的指標，但目前大部分光纖光譜儀都可以通過調整積分時間的方式等效地擴大動態範圍，因此，動態範圍一般不會對用戶的測量帶來困擾。 靈敏度描述了光譜儀把光信號變成電子學信號的能力，高的靈敏度有助於減小電路本身的噪聲對結果影響。狹縫的寬度、光柵的類型、探測器的類型以及電路的參數都會影響靈敏度。衍射效率高的光柵和量子效率高的探測器都有利於提高光譜儀的靈敏度。人為地調高前置放大電路的放大倍數也會提高名義上的靈敏度，但並不一定有助於實際的測量。寬的狹縫會改善靈敏度，但也會降低解析度，因此，需要用戶綜合考慮和權衡。   光譜儀的信噪比定義為：光譜儀在強光照射下，接近飽和時的信號的平均值與信號偏離平均值的抖動值（以標準偏差橫向）的比。需要注意的是，因為定義中沒有對光源做任何限制，使用這個定義所測量到的信噪比並不能等同於用戶在實際實驗中所能實現的信噪比。光譜儀的信噪比主要受探測器限制。通過光譜儀電路的平均功能累加信號，可以提高實際測量中的信噪比。實際光譜儀與理想光譜儀的重要區別之一是其內部存在雜散光等幹擾。雜散光會影響信號的準確性，並對測量弱信號帶來麻煩。特殊設計的低雜散光光路能夠降低光路中的雜散光。   光譜儀的光路和探測器都不可避免地隨著環境而變化，例如，環境溫度的變化會導致光譜儀波長（X軸）的漂移。對光路和探測器做特殊處理能夠增強光譜儀的長期穩定性。然而，這些特殊處理會增加光譜儀的硬體成本。光譜儀可以在一秒鐘內採集約900幅完整的光譜。當需要研究在更短時間內的光譜變化時，更快速的光譜儀可以在一秒鐘內採集高達8000幅光譜。然而，這些光譜儀往往在波長解析度等指標上不能與標準光譜儀媲美，用戶也必須綜合考慮各個指標。    

光譜儀必須具備好的時序性能方能捕捉到很短的脈衝信號。不同類型的光譜儀的時序精度差別很大，性能好的可以到納秒量級的時間精度，而性能差的只能到毫秒量級的時間精度。 

微型光譜儀

一、概述

微型光譜儀是根據光纖器件及系統應用的實際工作需要研製的一種通用的儀器。它具有穩定性高，精度高，使用靈活，體積小、重量輕、功耗低，性價比高等特點, 是光電器件、光無源器件、光纖光柵、光連接器、光纖鏈路, 以及光纖系統工程建設和維護的必備工具。

微型光譜儀經過特殊光路及穩定化驅動電路設計，採用微機電技術，動態靈活採集，高精度控制和反饋的設計，具有精度高，簡單易用等特點。整機可靠性高，性能卓越，用途廣泛，方便用戶使用。

二、應用場合

指定波段的光纖器件和系統進行測量、調整和評價；

光纖器件生產車間；

光學實驗室；

光學器件的研究開發；

型  號

WaveLab-MOSA-C-FCAPC-I

光譜儀波段*

1528-1563nm

解析度

≥0.005nm

輸入功率

輸入光功率≤50mW（寬譜）

波長精度

0.03nm(典型值0.01nm)

連接頭型號

FC/APC或指定

通信方式

RS232

軟體功能

自動定時測量，追蹤波峰、波谷譜線，三點平滑，五點平滑，7點平滑，Excel報告輸出，保存和調用配置文件

工作電源

220轉3.3V電源適配器

光纖類型

單模光纖 9/125μm

尺寸

128x110x43mm

操作溫度

15℃ to 45℃

存儲溫度

-20℃ to 70℃

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