把傳統(tǒng)光譜儀上的一面“鏡子”變成10面，效率提高了6000倍。復(fù)旦大學(xué)研制的“二維CCD陣列探測器”光譜儀只需0.1秒，就能繪制出原來要花10分鐘才能得到的光譜圖。日前出版的《激光世界》和《光電子光譜》雜志，對(duì)該儀器進(jìn)行了專題報(bào)道。
光譜儀是用來給光“拍照片”的基礎(chǔ)科學(xué)儀器，能夠?qū)獠ǖ哪芰?、波長、帶寬、線型等重要特征進(jìn)行精細(xì)分析，在遙感、生物、國防、光電子功能材料等科研領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)界有著廣泛和重要應(yīng)用。但我國在這一科學(xué)儀器領(lǐng)域主要依賴進(jìn)口。
目前，紅外紫外光譜區(qū)的主流光譜分析儀器是光柵掃描型光譜儀，其中“光柵”是“靈魂部件”，其外表類似鏡面，作用好似“篩子”，能夠?qū)⒉煌ㄩL的光子分揀出來，反射到探測器上，再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，從而實(shí)現(xiàn)光譜的測量和分析。傳統(tǒng)光譜儀通常采用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)裝置連續(xù)旋轉(zhuǎn)光柵，光柵每轉(zhuǎn)動(dòng)一次，就“放行”一個(gè)波長的光。由于一束光包括多個(gè)波長，故光柵需要轉(zhuǎn)動(dòng)多次才能讓光全部通過，比較費(fèi)時(shí)。現(xiàn)在還有一種“一維CCD陣列探測器”光譜儀，雖然無需轉(zhuǎn)動(dòng)光柵便可對(duì)光譜進(jìn)行測量，但每次測量僅能覆蓋的光譜區(qū)范圍有限。要想實(shí)現(xiàn)寬光譜測量，仍需要旋轉(zhuǎn)光柵。
如何同時(shí)實(shí)現(xiàn)寬光譜測量與快速測量?“二維CCD陣列探測器”光譜儀就做到了，秘密在于它*的光柵結(jié)構(gòu)。由復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院院長陳良堯的課題組，經(jīng)過仔細(xì)計(jì)算和試驗(yàn)，將10個(gè)光柵平行“捆綁”起來，成為“集成光柵”，猶如10面“鏡子”各司其職，將不同波長的光子各自分揀出來，同時(shí)反射到探測器上。這位光的“捕手”能從根本上擺脫機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)，在2001000納米的全光譜區(qū)獲得高分辨率光譜圖，效率也從原來的10分鐘提高到0.1秒。
該研究成果已獲國家發(fā)明。相關(guān)研究成果在光學(xué)期刊《光學(xué)快報(bào)》上發(fā)表后，受到同行高度評(píng)價(jià)，被認(rèn)為是對(duì)光譜學(xué)研究的“原創(chuàng)性重要貢獻(xiàn)”。
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