復旦大學制出二維CCD陣列探測器光譜儀 效率劇增

把傳統(tǒng)光譜儀上的一面“鏡子”變成10面，效率提高了6000倍。復旦大學研制的“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。

光譜儀是用來給光“拍照片”的基礎科學儀器，能夠對光波的能量、波長、帶寬、線型等重要特征進行精細分析，在遙感、生物醫(yī)學、國防、光電子功能材料等科研領域和產(chǎn)業(yè)界有著廣泛和重要應用。但我國在這一高端科學儀器領域主要依賴進口。

目前，紅外至紫外光譜區(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”，能夠將不同波長的光子分揀出來，反射到探測器上，再經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，從而實現(xiàn)光譜的測量和分析。傳統(tǒng)光譜儀通常采用機械轉動裝置連續(xù)旋轉光柵，光柵每轉動一次，就“放行”一個波長的光。由于一束光包括多個波長，故光柵需要轉動多次才能讓光全部通過，比較費時�，F(xiàn)在還有一種“一維CCD陣列探測器”光譜儀，雖然無需轉動光柵便可對光譜進行測量，但每次測量僅能覆蓋的光譜區(qū)范圍有限。要想實現(xiàn)寬光譜測量，仍需要旋轉光柵。

如何同時實現(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，秘密在于它獨特的光柵結構。由復旦大學信息科學與工程學院院長陳良堯領銜的課題組，經(jīng)過仔細計算和試驗，將10個光柵平行“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，同時反射到探測器上。這位光的“捕手”能從根本上擺脫機械轉動，在200至1000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)明專利。相關研究成果在國際知名光學期刊《光學快報》上發(fā)表后，受到國際同行高度評價，被認為是對光譜學研究的“原創(chuàng)性重要貢獻”。