關於光譜儀微小型化分析的論文
微光學、微電子、微機械的結合產生出一類新的應用範圍很廣的器件——微型光機電系統(MOEMS)，它也是機、電、光、磁、化學、感測技術等多種技術的綜合。MOEMS日益成為新的光學工具，已經對許多基於光學的儀器顯示出應用前景。作為MOEMS的一種，微型光譜分析儀具有許多大型光譜儀所不具備的優點，如重量輕、體積小、探測速度快、使用方便、可整合化、可批量製造以及成本低廉等，像普通光譜儀一樣微型光譜儀有著巨大的應用市場，可以應用在實驗室化學分析、臨床醫學檢驗、工業監測、航空航天遙感等領域，因而引起了人們廣泛的興趣。
微型光譜儀的實現可以應用多種技術，目前常用的方法包括：採用新型濾光技術製作微型光譜儀；利用光纖的化學感測性製成光纖探針進行光譜分析；使用微細加工製作整合式微型光譜儀等。
2採用新型濾光技術的微型光譜儀
聲光可調濾光片(AOTF)是一種微型窄帶可調濾光片，是光譜儀微型化的一個發展方向，它通過改變施加在某種晶體上的射頻頻率來改變通過濾光片的光波長，而通過AOTF光的強度可利用改變射頻的功率進行精密、快速的調節。它的解析度很高，目前可以達到0.0125nm，沒有可動部件，波長調節速度快、靈活性高。
美國Brimrose公司和JetPropulsion實驗室聯合設計一種微型電晶體NIR光譜儀。這種基於AOTF的反射型近紅外微型光譜儀主要造用於航天領域，使用發光二極體(LED)陣列作為光源，光纖作為光波傳輸介質，該光譜儀重量<250克，尺寸小9.2×5.4×3.2cm，超快速(4000波長/秒)，高可靠性並經過美國國防核子局的防輻射測試。
美國HughesSantaMara研究中心研製的線性楔形光譜儀(專利產品)，是由一個微小模狀濾光片和一個陣列檢測器組成，可以對多個光譜頻帶進行檢測。模形光譜儀內有一個模形的多層薄膜介電材料構成的干擾濾光片，濾光片與兩維檢測器緊臨，這樣根據濾光片在不同位置的帶通，每一列檢測器可以接收不同光譜波段的能量，所以單獨一個模形光譜儀可以覆蓋很寬的光譜範圍。模形光譜儀的光譜範圍受到濾光片、探測器材料特性的限制，還需要使用多種阻擋濾光片。工作光譜範圍分佈在可見光和近紅外區(從400nm到1030nm)。該光譜儀在實驗中還獲得了線性色散率，色散率與點頻寬無關，而且濾光片可以根據檢測器陣列設計成不同的幾何形狀。
3利用光纖製作的微型光譜儀
光纖感測器的主要特點是具有很高的傳輸資訊容量，可以同時反映出多元成分的多維資訊，並通過波長、相位、衰減分佈、偏振和強度調製、時間分辨、收集瞬時資訊等來加以分辨，真正實現多道光譜分析和複合感測器陣列的設計，達到複雜混合物中特定分析物件的檢測，這對電感測器和聲感測器而言是望塵莫及的。光纖的探頭直徑可以小到與其傳播的光波波長屬於同一數量級，這樣小巧的光纖探頭可以直接插入那些非整直空間和無法取樣的小空間(如活體組織、血管、細胞)中，對分析物進行連續檢測。
OceanOptics公司的is等人研製一種緊湊級聯光纖DIP探針微小光譜儀，該系統的設計是使用單股光纖以獲得高解析度光譜資訊，對於決定液體的吸收、發射和散射，或測量pH或有毒金屬濃度使用固定指示材料。光譜儀的模式限制光學設計得到很高的光通量，常規應用中可以使用50μm的光纖。
微型光纖光譜儀還有美國Stwenchristesen等人研製的行動式光纖拉曼光譜儀，行動式光纖拉曼光譜儀可以對化學試劑鑑定盒進行非接觸分析，它包括二極體鐳射器、中階梯攝譜儀、電荷桐合器件(CCD)檢測器和一個帶有濾光塗層的光纖探針，這種光譜儀被用來分析密封玻璃容器中的化學試劑和其它有毒化學物。拉曼光譜是通過使用一個帶有25m光纖的EICRamanProbe探針獲得的。探針輸出功率在紫翠玉鐳射器下為80mW，而二極體鐳射器為137nW。這種微型拉曼光譜儀也可以用T單個活細胞的分析。
4整合微型光譜儀
利用MEMS和MOEMS的微加工技術也可以製作出微型光譜儀。等人利用微機械加工方法直接在CCD成像器件上製作衍射光柵構成整合式微型光譜儀，得到的光譜儀系統衍射效率可以達到63%，色散率為1.7mm/像元，解析度為74.4。
IMS(InstituteofMicrotechnology，UniversityofNe11chatel，Switzerland)製作了一種基於光MEMS技術的微型傅立葉變換光譜儀(FTS)，它用一種由靜電驅動的電梳執行器來完成微鏡的掃描運動。測量得到執行器在38.5mm位移下的非線性為±0.5mm，在消除非線性後得到校正光譜，光譜重現率為±25nm。相位校正後在633nm波長下測量得到光譜儀的解析度為6nm。
5結論
由於光譜儀的結構特點以及光譜儀廣泛的應用領域，在微小光譜儀的研究中可以採用多種方法和多種思路。比如改善AOTF的波長覆蓋範圍、波長解析度和通光本領，可以使它能應用於各種光譜化學分析，而用這樣的`元件可以製成結構簡單、效能良好、成本低廉的光譜儀，或者使用解析度較高的中階梯光柵，與一般稜鏡結合，進行交叉色散，可以得到解析度很高的二維光譜圖，所以可以根據微小光譜儀的本身特點和工作環境要求來進行設計。
微加工技術的發展以及MEMS、MOEMS的出現使許多學科技術的研究都朝著微驚訝及微小型化的方向發展，更需要一些特殊條件下（如外星、地下、深海、危險區等）的工作儀器。光譜儀在未來的新世紀必將出現高度智慧化和微型化的趨勢，微型光譜儀可以說是微型儀器的一種。微型儀器實際上是具有儀器功能的MEMS/MOEMS產品，是MEMES技術的實際應用。微型儀器的核心技術之一是微型感測技術，採用各種新原理、新概念的各類感測器是實現微型儀器的關鍵和必要條件。現在儀器朝著微小型化、智慧化的發展使我們又面臨一個新的考驗，也是我們發展的一個機遇。
