准直后，由偏振转换单元102转换为同一偏振态的偏振光，再经扩束单元扩束后，输出X方向偏振光投射在衍射光栅105上产生相应的衍射光。
[0030]扩束单元由X方向第一柱透镜103和X方向第二柱透镜104在光路上串联组成，该扩束单元使X方向偏振光投射在衍射光栅105上产生的衍射光光斑足够大，以达到提高衍射光栅105衍射效率的目的。
[0031 ] 步骤102、通过控制单元109改变硅基液晶108的相位，使衍射光投射在硅基液晶108的不同位置上。
[0032]衍射光投射在硅基液晶108上的光斑形状如图3所示，为一束束长条形光斑。
[0033]步骤103、硅基液晶108反射回的衍射光经汇聚单元汇聚后再次投射在衍射光栅105 上。
[0034]汇聚单元由Y方向柱透镜106和X方向第三柱透镜107汇聚在光路上串联组成。
[0035]步骤104、衍射光栅105返回的衍射光穿过扩束单元并由准直器阵列101输出。
[0036]步骤105、利用光电探测器110接收由准直器阵列101输出的光束并记录光强度。
[0037]基于LC0S(Liquid Crystal On Silicon，娃基液晶)的光谱分析仪的具体工作过程如图4所示，在tl时刻利用控制单元109改变硅基液晶108的相位，使其只偏转一个波长的光束，例如波长为1530nm的光束，硅基液晶108反射回的光束经汇聚单元汇聚后再次投射在衍射光栅105上，衍射光栅105返回的衍射光穿过扩束单元并由准直器阵列101输出，光电探测器110接收输出的光束并记录其光强度Pl ;在t2时刻利用控制单元109改变硅基液晶108的相位，使其只偏转一个波长的光束，例如波长为1530.05nm的光束，硅基液晶108反射回的光束经汇聚单元汇聚后再次投射在衍射光栅105上，衍射光栅105返回的衍射光穿过扩束单元并由准直器阵列101输出，光电探测器110接收输出的光束并记录其光强度P2 ;以此方式继续利用控制单元109改变硅基液晶108的相位，使其它波长的光束发生偏转，持续扫描，即可得到连续的光谱分析图，如图4所示的1530nm到1570nm波长的光谱分析图。
[0038]本发明，光束经准直器阵列、偏振转换单元、扩束单元后投射在衍射光栅上产生相应的衍射光，通过控制单元改变硅基液晶的相位，使衍射光投射在硅基液晶的不同位置上，硅基液晶反射回的衍射光经汇聚单元再次投射在衍射光栅上，返回的衍射光穿过扩束单元由准直器阵列输出，光电探测器输出光束并记录光强度，该方案利用硅基液晶进行光谱分析，谱线分布均匀且光谱分析不受外界震动影响。
[0039]本发明实施例还提供了一种基于硅基液晶的光谱分析仪，如图5所示，其工作原理与图1类似，区别在于图5使用单光纤准直器接收入射光束，使用环形器接收出射光束，其具体工作过程此处不再赘述。
[0040]本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于硅基液晶的光谱分析仪，包括:准直器阵列、偏振转换单元、衍射光栅、光电探测器和控制单元，其特征在于，还包括硅基液晶， 光束经所述准直器阵列准直后，由所述偏振转换单元转换为同一偏振态的偏振光，再经扩束单元扩束后，输出X方向偏振光投射在所述衍射光栅上产生相应的衍射光；所述娃基液晶通过所述控制单元相位改变，并使所述衍射光投射在所述硅基液晶的不同位置上，所述硅基液晶反射回的衍射光经汇聚单元汇聚后再次投射在所述衍射光栅上，并穿过所述扩束单元由所述准直器阵列输出，所述光电探测器接收由所述准直器阵列输出的光束并记录光强度。
2.如权利要求1所述的一种基于硅基液晶的光谱分析仪，其特征在于，所述扩束单元由X方向第一柱透镜和X方向第二柱透镜在光路上串联组成。
3.如权利要求1所述的一种基于硅基液晶的光谱分析仪，其特征在于，所述汇聚单元由Y方向柱透镜和X方向第三柱透镜汇聚在光路上串联组成。
4.一种光谱分析仪的实现方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤101:光束经所述准直器阵列准直后，由所述偏振转换单元转换为同一偏振态的偏振光，再经扩束单元扩束后，输出X方向偏振光投射在所述衍射光栅上产生相应的衍射光; 步骤102:通过所述控制单元改变所述硅基液晶的相位，使所述衍射光投射在所述硅基液晶的不同位置上； 步骤103:所述硅基液晶反射回的衍射光经汇聚单元汇聚后再次投射在所述衍射光栅上; 步骤104:所述衍射光栅返回的衍射光穿过所述扩束单元并由所述准直器阵列输出； 步骤105:利用所述光电探测器接收由所述准直器阵列输出的光束并记录光强度。
5.如权利要求4所述的实现方法，其特征在于，所述扩束单元由X方向第一柱透镜和X方向第二柱透镜在光路上串联组成。
6.如权利要求4所述的实现方法，其特征在于，所述汇聚单元由Y方向柱透镜和X方向第三柱透镜汇聚在光路上串联组成。
【专利摘要】本发明公开了一种基于硅基液晶的光谱分析仪及其实现方法，该实现方法包括以下步骤：光束经准直器阵列准直后，由偏振转换单元转换为同一偏振态的偏振光，再经扩束单元扩束后，输出X方向偏振光投射在衍射光栅上产生相应的衍射光；通过控制单元改变硅基液晶的相位，使衍射光投射在硅基液晶的不同位置上；硅基液晶反射回的衍射光经汇聚单元汇聚后再次投射在衍射光栅上；衍射光栅返回的衍射光穿过扩束单元并由准直器阵列输出；利用光电探测器接收由准直器阵列输出的光束并记录光强度。本发明，利用硅基液晶进行光谱分析，谱线分布均匀且光谱分析不受外界震动影响。
【IPC分类】G01J3-28, G01N21-31
【公开号】CN104729710
【申请号】CN201510162209
【发明人】谢德权, 刘子晨, 尤全, 孟令恒, 张晨祥, 陈超, 杨奇, 余少华
【申请人】武汉邮电科学研究院
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年4月8日