光纤光谱仪的核心原理解析-莱森光学
在现代光学测试系统中，光纤光谱仪几乎成了实验室和工业现场的“标配”光谱仪。无论是在食品安全检测、生物医药分析，还是在半导体检测、环境监测、科研教学中，我们总能看到它的身影。
但很多人对它的理解，可能还停留在“就是用来测光的一个仪器”这一步光谱仪。
其实，它背后隐藏的，是一套高度集成、精密设计的光学系统光谱仪。而一根看似普通的光纤，则是它连接外部世界的“眼睛”。
一、什么是光纤光谱仪光谱仪？
从字面上理解，它是一种基于光纤输入的光谱分析设备光谱仪。相较于传统的台式光谱仪，光纤光谱仪体积更小、响应更快、可扩展性更强，能通过光纤探头灵活采集现场光信号，传输到内部系统进行分光与分析。
它的最大优势就在于——“把采样端和分析端分离”，大大拓宽了使用场景光谱仪。
二、核心结构：分光系统 探测系统 光纤接口
要真正理解它的原理，我们必须从内部结构说起光谱仪。
1. 入射光系统：光纤耦合
最前端，是一根光纤光谱仪。它既是探头，又是入射通道。
环境中的反射光、透射光或自发光信号，通过这根光纤传输进入光谱仪光谱仪。
光纤不仅提供灵活采样能力，还可通过准直器将发散的光线转换为平行光，为后续的分光做好准备光谱仪。
2. 分光系统：核心是光栅
准直后的光线进入一个核心部件——衍射光栅光谱仪。
光栅是用来把复合光分解成各个波长的关键单元，不同波长的光线会被衍射到不同角度光谱仪。
这一步，决定了仪器的“光谱分辨率”与“波长范围”光谱仪。
目前主流设计大多采用czerny-turner结构的光路方案，通过两个反射镜和一个可调式光栅实现光线的高效分离与聚焦，形成良好的光谱图像光谱仪。
3. 探测系统：线性ccd或cmos阵列
被光栅分离后的各波长光信号，会投射到线性ccd或cmos阵列上，每个像素点对应一个波长段光谱仪。
探测器将光信号转换为电信号，并通过a/d转换器传送给主控电路处理，最终呈现在软件端的就是“光谱图”光谱仪。
值得一提的是，探测器的响应范围和灵敏度对整个仪器性能起到决定性作用，尤其是在弱光检测中光谱仪。
三、为何光纤光谱仪越来越受欢迎光谱仪？
·灵活性高：采样头可自由布置光谱仪，适合复杂现场
·响应速度快：毫秒级响应光谱仪，适用于在线检测
·体积小巧：便携性好光谱仪，易于嵌入到各种系统中
·可拓展性强：通过更换探头光谱仪，实现多功能应用（荧光、拉曼、反射、透射等）
这也是为什么它在工业自动化、生化检测、农业分析等领域逐步替代传统台式光谱仪的原因光谱仪。
四、总结一下原理链路
1.采样：通过光纤接收目标光信号
2.准直：透镜系统将光线转为平行光
3.分光：光栅将复合光分解为各个波长
4.聚焦：镜头将各波长聚焦到探测器上
5.探测：ccd/cmos阵列记录光谱强度并转为数据
6.输出：软件呈现出完整的光谱曲线
每一步，都是工程师不断优化精度与速度的结果光谱仪。
写在最后
光纤光谱仪的魅力，不仅在于它的“小”，更在于它的“准”和“快”光谱仪。
我们看似只是“测个光谱”，背后却是一次光学、机械、电子、算法的集成协作光谱仪。
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