專利名稱：微型傅立葉變換分光光度計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及傅立葉變換光譜學(xué)的領(lǐng)域，尤其涉及微光電機(jī)械(“MOEMS”)傅立葉變換分光光度計。
背景技術(shù)：
將微型傳感器嵌入產(chǎn)品、系統(tǒng)、儲運集裝箱、以及其它物品中允許對這些物品進(jìn)行監(jiān)視，以便確定完好狀況、維修需要、壽命和其它物品屬性。來自微型化學(xué)傳感器的信息可告知用戶物品是否已經(jīng)暴露于可導(dǎo)致?lián)p害的有毒或腐蝕性化學(xué)能級，或者已泄漏出系統(tǒng)內(nèi)的化學(xué)制品。
另外，來自傳統(tǒng)軍事活動和涉及普通公眾群體的居民區(qū)兩者中的化學(xué)/生物試劑和有毒工業(yè)化學(xué)品的威脅日益嚴(yán)重。這已導(dǎo)致對可廣泛用于迅速檢測化學(xué)/生物試劑增長量的儀器的需要。軍事需要包括諸如有機(jī)磷和爆炸性化學(xué)品的傳統(tǒng)制劑、氯雙光氣的窒息性毒氣和芥子氣糜爛性毒劑、諸如胂、氰或氯化氫的全身中毒性毒劑、諸如索曼、塔崩或沙林的神經(jīng)性毒劑、諸如黃曲霉毒素、肉毒桿菌、蓖麻毒素、蛤蚌毒素。和平時期和民用化學(xué)/生物試劑檢測所關(guān)心的包括街頭毒品、環(huán)境污染物、疾病爆發(fā)以及與諸如移動或固定存儲罐的各種各樣的反應(yīng)堆安全殼相關(guān)聯(lián)的泄漏化學(xué)品。適用于化學(xué)/生物檢測的檢測設(shè)備具有應(yīng)用到民用以及政府贊助的研究和開發(fā)活動、勘探及商業(yè)中的巨大潛力。
潛在化學(xué)/生物試劑和有毒工業(yè)化學(xué)場所的增長量、以及遞增的采樣實施的速率已產(chǎn)生了對實時檢測，即100ms或更短數(shù)量級的采樣時間的需要。另外，化學(xué)和生物試劑的實時檢測在檢測儀器的可達(dá)性、或在小平臺上運載檢測儀器的能力受到功率、體積和重量約束的限制的許多應(yīng)用中變得越來越關(guān)鍵。此外，在當(dāng)前所設(shè)想的未來軍事操作方案中的無人平臺、手持式檢測器和便攜式系統(tǒng)中，對檢測系統(tǒng)的功率和大小要求變得更難以實現(xiàn)。這些挑戰(zhàn)已產(chǎn)生了對包括微型光學(xué)頻譜儀的新型的微型化學(xué)/生物分析系統(tǒng)的需要。光源、微光學(xué)集成、微電磁(“MEMS”)、MOMES和光學(xué)檢測器中的新技術(shù)已使得這些新型的微型光學(xué)傳感器、以及更復(fù)雜的光學(xué)技術(shù)能結(jié)合到更小的封裝中。
具體地，MOEMS結(jié)構(gòu)上微型光學(xué)元件的精確設(shè)置、排列和控制使得主要用于紅外線(“IR”)光譜儀器設(shè)計中的傅立葉變換光譜技術(shù)能擴(kuò)展到可見/UV光譜中，且具有對來自小型無人運載和偵察平臺的化學(xué)和生物試劑的實時檢測能力。
一些光學(xué)技術(shù)已經(jīng)展示了特有的識別化學(xué)/生物試劑的能力，包括熒光、發(fā)射和吸收光譜學(xué)。在歷史上，因為發(fā)射和熒光光譜學(xué)都需要使用特定波長下的強(qiáng)光源將化學(xué)分子中的電子激勵至以特征頻率進(jìn)行衰變的較高能態(tài)，所以吸收光譜技術(shù)在從紫外線(“UV”)到IR的范圍的光譜儀器中占優(yōu)勢。這通常需要使用較大的低效頻率加倍或可調(diào)的染料激光器來達(dá)到UV波長，并且經(jīng)常會受到諸如瑞利(Raleigh)散射的高強(qiáng)度現(xiàn)象干擾。
然而，吸收光譜學(xué)可用來測量在UV(200nm到400nm)和可見光波長(400nm到800nm)中發(fā)生電子能態(tài)躍遷的化學(xué)分子，并且通常使用諸如棱鏡、或更普通地使用衍射光柵的光學(xué)色散元件來實現(xiàn)。然而，衍射光譜儀需要對越過檢測器的光束執(zhí)行慢速機(jī)械掃描，或者需要使用線性電子掃描大檢測器陣列。基于衍射光柵的設(shè)計代表了光譜儀大小縮減的技術(shù)發(fā)展水平，它表征為由各個設(shè)備商所出售的手掌大小或個人計算機(jī)內(nèi)插卡大小的光譜儀。在較長的近-IR(“NIR”)到IR波長(1,000nm到超出30,000nm或30um)下的吸收光譜技術(shù)通常被用來檢測與較低能級的分子振動激發(fā)能級相關(guān)聯(lián)的光學(xué)吸收。由于優(yōu)于基于衍射的光學(xué)設(shè)計的一些優(yōu)點，多年來傅立葉變換光譜學(xué)在光譜學(xué)的此領(lǐng)域中占優(yōu)勢。傅立葉變換光譜學(xué)具有較大的光學(xué)效率、由于用干涉測量技術(shù)同時測量整個光譜而提高速度、通過允許多重掃描而提高靈敏度、以及因為不需要外部校準(zhǔn)并且僅使用線性運動部件而在機(jī)械上較為簡單從而減少維修。
然而，在歷史上，即使傅立葉變換技術(shù)通常是優(yōu)選的，但是由于對光學(xué)元件設(shè)置、元件運動和通過較短波長下操作所要求的系統(tǒng)控制的精度的嚴(yán)格要求，難以將這種技術(shù)應(yīng)用于UV和可見(光)微型光譜儀設(shè)計。盡管大學(xué)研究人員已經(jīng)提出了大范圍的設(shè)計(指UVFT)，但是目前還是無法購買或者無法得知是否已經(jīng)實際制造和測試。然而，出現(xiàn)使用通常用于半導(dǎo)體芯片制造的光刻或蝕刻技術(shù)的MOEMS技術(shù)使得具有容差僅為幾百納米(10-7米)的物理特性的微光學(xué)元件能得以裝配。另外，可在能控制和測量相同精度的動作的MOEMS結(jié)構(gòu)中制造電磁致動器。這些新技術(shù)可推動UVFT光譜學(xué)及其在無人系統(tǒng)、手持式檢測器和便攜式分析儀器的化學(xué)/生物檢測中的應(yīng)用的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個目的是提供使用精確的顯微機(jī)械加工光學(xué)和MEMS元件在低波長工作的微型傅立葉變換分光光度計。
本發(fā)明通過提供可在以前難以達(dá)到的包括紫外線和可見光譜的波長范圍內(nèi)工作的微型傅立葉變換分光光度計來實現(xiàn)這個目的。該設(shè)備將覆蓋感興趣光譜的寬帶光源施加到取樣室內(nèi)由微型干涉儀進(jìn)行分析的樣本上。該干涉儀包括輸入源、準(zhǔn)直透鏡、分光器、固定反射鏡、檢測器和光程長度調(diào)制器。干涉儀是已被微型化到整體器件中的邁克爾遜(Michelson)-型干涉儀。在這種MOEMS設(shè)備中所能實現(xiàn)的對齊容差的精度使得該設(shè)備可在比先前所能達(dá)到的更低波長，即從200到800nm下工作。
為了概括本發(fā)明的目的起見，本文已描述了本發(fā)明的特定方面、優(yōu)點和新穎特性。應(yīng)當(dāng)理解根據(jù)本發(fā)明的任一特定實施例，并非必須實現(xiàn)所有這些優(yōu)點。因而，本發(fā)明可在并非必需實現(xiàn)本文可示教或建議的其它優(yōu)點的情況下，以實現(xiàn)或最優(yōu)化本文所示教的一個或一組優(yōu)點的方式來具體化或?qū)崿F(xiàn)。
對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，從以下參考附圖對各實施例的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的這些及其它實施例也可容易變得顯而易見，而且本發(fā)明并不限于所公開的任意特定實施例。


圖1是微型分光光度計及其元件的框圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)邁克爾遜干涉儀的示圖。
圖3是本發(fā)明中干涉儀的示圖。
圖4是分光光度計的一個實施例的三維示圖。
圖5示出干涉儀元件在微光學(xué)工作臺上的安裝位置。
圖6示出了微光學(xué)工作臺上的固定件的一個實施例的尺寸。
圖7示出了用于輸入光纖和準(zhǔn)直器的固定件的一個實施例。
圖8示出了多反射鏡的一個實施例的尺寸。
圖9示出了多反射鏡中的階梯的配置。
圖10示出了多反射鏡的一個實施例中的階梯的制造過程。
圖11示出了在分光光度計的設(shè)計中使用的參數(shù)的定義。
在整個本說明書和附圖中重復(fù)使用標(biāo)號旨在表示本發(fā)明的相同或相似的部件或元件。
具體實施例方式
通過參考附圖將最好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點。附圖的各元件不必按比例繪制，而是著重于清晰地說明本發(fā)明的原理。
圖1是本發(fā)明的框圖，它由光源1、樣品室2、微光學(xué)工作臺3、信號處理電子設(shè)備4和圖形用戶接口5構(gòu)成。微光學(xué)工作臺3裝有傅立葉變換分光光度計的基本元件可在UV、可見光和NIR波長下工作的微型干涉儀6。干涉儀6包括立方體分光器9、固定反射鏡10、檢測器11和光程長度調(diào)制器(多反射鏡)12。
當(dāng)樣品被置于樣品室2中時，光源1打開并通過光纖13將光傳輸?shù)綐悠肥?中。然后，光離開樣品室2并通過輸入源7(在一些實施例中為光纖)和準(zhǔn)直透鏡8進(jìn)入微型干涉儀6。
標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有技術(shù)邁克爾遜干涉儀(在圖2中示出)包含由進(jìn)入路徑20、靜態(tài)路徑21、差分路徑22和檢測器路徑23表示的四(4)個光束路徑。如圖3中所示，本發(fā)明包含所有標(biāo)準(zhǔn)路徑(進(jìn)入路徑30、靜態(tài)路徑31、差分路徑32和檢測器路徑33)，但是在微型干涉儀中，干涉儀元件與立方體分光器9之間的距離與現(xiàn)有技術(shù)的相比已縮短。事實上，固定反射鏡10和光程長度調(diào)制器(多反射鏡)12粘附到立方體分光器的表面以構(gòu)成一個整體器件。
光程長度調(diào)制器(多反射鏡)12改變差分路徑32的長度，由此將輸入光的干涉圖掃描到檢測器11。檢測器11的輸出由信號處理電子設(shè)備4進(jìn)行采集和濾波，并對此結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行傅立葉變換。然后，變換后返回的光譜可顯示在圖形用戶接口5上，或者存儲在存儲器中。
微型光學(xué)元件的精確度和準(zhǔn)確度、以及光程長度調(diào)制器中微制造致動器和反射鏡元件的使用使得該設(shè)備在低波長下工作。在低波長的光下，容差中很小的缺陷和誤差可在輸出中造成較大誤差。本發(fā)明利用微制造能力來使誤差最小化，由此允許在低光學(xué)波長范圍工作。
干涉儀6-其一個實施例以三維方式在圖4中示出-采用安裝到微光學(xué)工作臺3的輸入光纖7、球形透鏡準(zhǔn)直器8和立方體分光器9。微光學(xué)工作臺3用厚硅層或其它顯微機(jī)械加工襯底制成，其上使用高精度光刻蝕刻了一組對齊特性或模以限定圖案。圖5示出了顯微機(jī)械加工的固定結(jié)構(gòu)的一種可能布局，該結(jié)構(gòu)已被用來實現(xiàn)形成微型干涉儀6所需的光學(xué)元件的精確定位。如圖5所示，微光學(xué)工作臺3具有被設(shè)計成夾持輸入光纖7、球形透鏡準(zhǔn)直器8和立方體分光器9的固定結(jié)構(gòu)。圖5也示出了光纖/準(zhǔn)直器固定件50和分光器固定件52的可能定位。在圖5所示的實施例中，分光器固定件52由其中固定和粘合了立方體分光器9的四(4)個L-形固定件構(gòu)成。光纖/準(zhǔn)直器固定件50由用于夾持輸入光纖7和準(zhǔn)直器8的雙重目的的鏡像固定件構(gòu)成。圖6示出了用于本發(fā)明一實施例中的固定件組的尺寸。也可使用其它配置的固定件。
用于光纖和球形透鏡組合的固定結(jié)構(gòu)50包含重要的對齊特性，因為其對齊質(zhì)量對于使輸入光準(zhǔn)直的能力是關(guān)鍵的。通常球形透鏡直徑的充分變化使得定位和對齊透鏡以獲得高質(zhì)量對齊是困難的，而且通常要求提供有效對齊。然而，微光學(xué)工作臺3上的對齊結(jié)構(gòu)被專門設(shè)計成在不改變焦距和準(zhǔn)直能力的情況下允許球形透鏡中的變化。如圖7所示，固定結(jié)構(gòu)50通常由通道80構(gòu)成，光纖(未示出)被置入該通道80中并抵靠在此通道端部的小開口81上。此開口設(shè)置光纖的輸出點。對于球形透鏡，透鏡的焦距是透鏡直徑的函數(shù)。為了進(jìn)行光學(xué)準(zhǔn)直，從球形透鏡到光纖輸出的距離必需等于透鏡的直徑。球形透鏡被插入到其對齊結(jié)構(gòu)中，并抵靠在該結(jié)構(gòu)的壁82上。這些壁的角度被設(shè)置成43度的特定角度。在此角度下，即使使用不同直徑的球形透鏡，從光纖輸出到透鏡中心的距離也會變化，并且具有恰好消除焦距變化的影響的校正量。這允許在不考慮球形透鏡尺寸的變化的情況下進(jìn)行準(zhǔn)直。
在微光學(xué)工作臺3制成之后，形成干涉儀的微光學(xué)元件被放置到各自相應(yīng)的固定件中，并使用UV-固化粘合劑來連接。因而，微光學(xué)工作臺上的固定件執(zhí)行對齊和連接兩種功能。
另外，干涉儀中的分光器9用于多種目的。首先，它用作干涉儀工作所需的分光元件。另外，它是其上可附加固定反射鏡10和光程長度調(diào)制器11的固定結(jié)構(gòu)。分光器9由接合在一起的兩個熔融石英棱鏡制成。取決于所研究的波長和所使用的操作裝備，除熔融石英之外也可使用其它材料。分光器的一典型實施例的大小是12.5立方毫米，盡管也可使用其它大小。
光程長度調(diào)制器12是微型分光光度計的關(guān)鍵元件。在多數(shù)常規(guī)邁克爾遜干涉儀(在圖2中示出)中，光程長度調(diào)制器使用移動的反射鏡改變差分路徑的長度。將光學(xué)元件微型化至堅固傳感器中的難題使得移動反射鏡變得不實用。圖8示出多反射鏡元件的有效面積的前視圖和側(cè)視圖。多反射鏡由以不同深度蝕刻到襯底的各個平坦階梯的大陣列90構(gòu)成。熔融石英襯底被用于本發(fā)明的一個實施例中，盡管取決于所研究的波長和用來分析結(jié)果數(shù)據(jù)的操作裝備，也可使用其它材料。每個平坦階梯都以不同深度蝕刻，然后使用諸如UV-增強(qiáng)鋁的反射材料涂敷。結(jié)果設(shè)備表示固定微反射鏡元件大陣列，各個固定微反射鏡分開與掃描鏡在常規(guī)干涉儀中占用的位置相對應(yīng)的特定距離。光學(xué)元件可接合到分光器并裝配到干涉儀中。盡管圖8示出總共具有一百(100)個階梯的10-階梯x10-階梯反射鏡陣列，但所示階梯的數(shù)量僅僅是為了清晰說明各個階梯。另外，圖8中140微米的尺寸旨在表示全部階梯中“最高”的階梯與全部階梯中“最低”的階梯之間的距離，而非一列階梯內(nèi)的距離差。本發(fā)明的用于分析期望波長的優(yōu)選實施例包括具有900個階梯的一個30x30陣列。在此實施例中，每個階梯都是96平方微米，并且多反射鏡的有效面積約為三平方毫米。取決于感興趣的波長、期望分辨率和系統(tǒng)中所使用的檢測器，也可使用具有不同數(shù)量階梯的其它大小的反射鏡陣列。
圖9進(jìn)一步示出了階梯式多反射鏡的配置，僅為了說明性目的也具有一百(100)個階梯。圖9(a)和圖9(b)-分別為多反射鏡的前視圖和側(cè)視圖-示出了與襯底104的表面處于相同水平面的“第一”階梯101。然后，“第二”階梯102“降低”等于階深108的距離。類似地，“第三”階梯103降低另一個階深。這種相同增量的降低持續(xù)到作為多反射鏡階梯第一列中最低階梯的“第十”階梯105。如圖9(b)中所示，“第十一”階梯106-第二列階梯中的第一個階梯-比第十階梯105深一個階深。每一相繼列中的最高階梯比前一列中的最低階梯要低一個階梯長度的距離。這種步進(jìn)過程持續(xù)到作為最深階梯的“第一百”階梯107。
本發(fā)明的其它實施例可使用諸如同心“螺紋”扇形階梯的不同步進(jìn)配置而不背離本發(fā)明的范圍。
使用多反射鏡作為光程長度調(diào)制器要求使用一個陣列檢測器，其中陣列檢測器中的單個像素或一組像素與多反射鏡元件中的平面反射鏡之一對齊。當(dāng)工作時，每個像素和反射鏡組合用作具有固定光程長度差的單個小干涉儀。作為一個整體來看，整個干涉儀實際上是一個小得多的干涉儀的陣列，每個干涉儀具有特定路徑長度差和專用檢測器。為了取回輸入的光譜，設(shè)備可簡單地以平行方式獲得來自陣列檢測器的所有數(shù)據(jù)、對其進(jìn)行交織以便形成標(biāo)準(zhǔn)的一維干涉圖、并且執(zhí)行常規(guī)處理以從該干涉圖中獲得光譜。在替代方案中，光譜儀中的控制和信號處理電子設(shè)備可分析兩維干涉圖案或干涉圖，并使用查找表比較該干涉圖案和已知圖像以便識別樣品。
多反射鏡光學(xué)元件可使用先前已開發(fā)的用于制造衍射和折射光學(xué)元件的多級二元工藝來制造。該工藝的主要特性是允許形成2n蝕刻級，其中n是蝕刻階梯的數(shù)量。圖10(a)-10(c)所示的掩模階梯示出了八(8)級(23級)器件如何通過三(3)個蝕刻階梯來形成。第一階梯級111通過施加光致抗蝕劑100并蝕刻至如圖10(a)所示的階深108來形成。接著，較低階梯級通過如圖10(b)所示地掩模并蝕刻至階深108的兩倍來形成。這里，最低的階梯處于階深的四倍之處。然后，通過如圖10(c)所示地掩模并蝕刻至階深108的四(4)倍來形成，最低的階梯變成階深的八(8)倍，并且形成均勻的八(8)階梯組。在優(yōu)選實施例中，可重復(fù)這種工藝以形成900個階梯，或者任意其它2n級配置。
固定反射鏡是使用諸如UV-增強(qiáng)鋁的反射材料涂敷的熔融石英平板。取決于所研究的波長和所使用的操作裝備，除熔融石英之外也可使用其它材料。固定反射鏡和多反射鏡兩者在未蝕刻表面上使用水接合法接合到立方體分光器，并且沿著邊緣用UV-固化環(huán)氧樹脂接合到光學(xué)平面立方體分光器以便確保永久接合。
圖11示出了用來設(shè)計微型分光光度計的主要參數(shù)的定義。作為初始問題，注意多反射鏡12的第一階梯與分光器9偏離Tn的距離，該距離必需等于固定反射鏡10的厚度以消除固定反射鏡12的厚度的影響。此偏離不是氣隙，而是多反射鏡的襯底材料的增加厚度。
在微型干涉儀中，每個路線(leg)的標(biāo)定長度給定為L1和L2。有N個反射鏡置于路線2的端部。這些反射鏡彼此偏移ΔLS(階深)的距離。然后，路線1與路線2之間的最大長度差給出如下ΔLT＝N*ΔLS，其中每個反射鏡對路徑長度差增加ΔLS的距離(階深)。
當(dāng)掃描干涉儀時，所需干涉圖包含所有輸入光學(xué)頻率的疊加。這通過各個反射鏡元件或者根據(jù)掃描鏡的各個位置來采樣。階梯大小根據(jù)干涉儀中存在的光的最低波長來確定。為了在不產(chǎn)生混疊或其它非期望特性的情況下捕捉最小波長，反射鏡的階深ΔLS必須小于最小波長的一半ΔLS=12nminλmin,]]>其中λmin是進(jìn)入干涉儀的光的最小波長，而nmin是最小波長下的折射率。
在一次掃描期間多反射鏡或靜電致動反射鏡橫貫的階梯的數(shù)量決定了微型干涉儀的光譜分辨率。較大數(shù)量的階梯改進(jìn)光譜分辨率。傅立葉變換分光光度計自然根據(jù)波數(shù)而非波長來操作。根據(jù)波數(shù)，波數(shù)分辨率給出如下k2-k1=Δk=2πN*ΔLS,]]>其中Δk是波數(shù)分辨率，而ΔLS是階梯距離或采樣間隔。將其變換成波長給出是λ的函數(shù)的波長分辨率Δλλ2-λ1=Δλ=n2λ2*n1λ1N*ΔLS≈n2λ2N*ΔLS]]>以下表格1示出了在200nm-800nm波長范圍內(nèi)獲得1750cm-1波數(shù)分辨率、或者平均1nm波長分辨率的設(shè)計規(guī)范的表格。因為干涉儀的兩個路線的光程差完全落在作為閉合形式解的中值內(nèi)，并且僅忽略不計諸如未對準(zhǔn)和缺少工作頻帶上的完全準(zhǔn)直光的誤差項。

表格1-多反射鏡設(shè)計參數(shù)在140μm掃描長度實現(xiàn)干涉儀距離的155nm控制的困難已成為開發(fā)用于UV操作的傅立葉變換分光光度計和微型化分光光度計這兩者中的難以解決的任務(wù)。然而，所使用的顯微機(jī)械加工技術(shù)中涉及的精度和對齊能力使得在本發(fā)明中能實現(xiàn)這種等級的準(zhǔn)確度和控制。
本發(fā)明的初始目的是分析便攜式和嵌入式系統(tǒng)中的化學(xué)品濃度。然而，可預(yù)見執(zhí)行不同應(yīng)用的設(shè)備的其它實施例或部分。例如，微型分光光度計可被用在諸如偏振分析、相干長度分析器和其它系統(tǒng)的其它干涉儀設(shè)備中。另外，多階梯反射鏡可在諸如自適應(yīng)光學(xué)設(shè)備、多譜成像器和光束引導(dǎo)器的其它光學(xué)系統(tǒng)中用作分隔元件。多反射鏡也可用在法布里-珀羅(Fabrey-Perot)干涉儀中，并且多反射鏡用作阻擋特定光的波長的校準(zhǔn)器。
此外，用于包括多反射鏡和微光學(xué)工作臺的元件的制造工藝可以不同。不將多級二值化處理用于多反射鏡，可使用包括標(biāo)準(zhǔn)蝕刻和光刻、灰度級光刻、以及模塑法或模壓工藝的其它工藝。可使用諸如LIGA、模壓和模塑法的其它制造工藝替代硅顯微機(jī)械加工來實現(xiàn)光學(xué)元件的固定件和對齊結(jié)構(gòu)。
最后，只要功能未改變，顯微分光光度計的基本元件就可在形式上變化而不超出本公開的范圍。例如，所示實施例使用球形透鏡用來對光進(jìn)行準(zhǔn)直，但是也可使用GRIN透鏡或其它類型的準(zhǔn)直器。
權(quán)利要求
1.一種微型傅立葉變換分光光度計，包括襯底；邁克爾遜干涉儀，包括立方體分光器，它與光程長度調(diào)制器以及固定反射鏡結(jié)合成整體；以及檢測器。
2.如權(quán)利要求1所述的微型傅立葉變換分光光度計，其特征在于，所述光程長度調(diào)制器是整體多階梯式反射鏡陣列。
3.如權(quán)利要求1所述的微型傅立葉變換分光光度計，其特征在于，還包括輸入源；以及準(zhǔn)直透鏡。
4.一種微型邁克爾遜干涉儀，包括整體立方體分光器，包括整體多階梯式反射鏡陣列，它包括多個階梯式反射鏡元件；以及固定反射鏡，其中所述整體多階梯式反射鏡陣列和所述固定反射鏡被接合到所述立方體分光器的兩側(cè)；以及陣列檢測器，它包括可與所述階梯式反射鏡元件對齊的多個像素。
5.一種包括蝕刻于襯底中的多個階梯式反射鏡元件的整體多階梯式反射鏡陣列。
全文摘要
微型傅立葉變換分光光度計提供了通過傅立葉變換光譜學(xué)技術(shù)在微型化設(shè)備中確定氣體或液體的采集樣品的光吸收/傳輸光譜的能力。該設(shè)備采用來自光纖的光輸入，通過微型光學(xué)元件操縱光，并將其發(fā)射到具有獲取光輸入干涉圖的掃描鏡的邁克爾遜干涉儀中。干涉圖可進(jìn)行處理以取回輸入光的光譜。新穎的多階梯式微反射鏡在微型化干涉儀中用作光程長度調(diào)制器。特有的整體分光器/反射鏡組合提供準(zhǔn)確的元件對齊，并極大地簡化產(chǎn)品集成。該設(shè)備被設(shè)計成覆蓋感興趣的各種光學(xué)光譜。在工作期間，設(shè)備中微制造元件的精確度和準(zhǔn)確度允許甚至在極低波長下工作和分析。另外，設(shè)備的微型化特性允許其被用于新型及空間極度受限的應(yīng)用中。
文檔編號G01B9/02GK101091100SQ200580044252
公開日2007年12月19日 申請日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者M·S·克蘭茨, L·C·希頓, C·W·朗 申請人:摩根研究股份有限公司