微型光纖光譜儀在選型時有哪些要注意

　　① 光學分辨率
 

　　光學分辨率是配置微型光纖光譜儀時經常被考慮的主要因素之一。當用戶為了追求微型光纖光譜儀的高分辨率時，在選型時會選擇具有盡可能多像元數探測器的微型光譜儀。而實際上光學分辨率不僅僅由探測器的像元數決定，還與狹縫寬度和光柵的刻線密度有關。所以當討論分辨率時，通常用色散或用波長范圍除以像元數。
 

　　半高全寬值(FWHM)，即大峰值光強一半處所對應的譜線寬度是一種表述分辨率更好的方法(見上圖)。用FWHM可以對不同光譜儀的實際光學性能進行直接對比。用這種表示方法可以避免一些缺陷，例如：有的光柵并沒有用到全部像元;采用交叉式Czerny-Turner光路設計的光譜儀中，光學系統不能把狹縫清晰地成像在探測器上，這是由于光路中過大的反射角和固有的系統放大倍率造成的。
 

　　② 靈敏度
 

　　靈敏度是配置光譜儀時所需要考慮的另一個因素。現在的主流微型光纖光譜儀都采用線陣探測器，所以靈敏度跟像素數沒有任何關系。但面陣探測器例外，因為面陣探測器在垂直方向的每個像素都會被累積，在某種意義上垂直方向上的所有像素的累積可以被看成一個更大的像素。因此，在考慮某種應用對靈敏度的要求時，更重要的是看探測器的響應曲線。下圖中給出了海洋光學微型光纖光譜儀采用的兩種典型探測器的靈敏度響應曲線。
 

　　③信噪比
 

　　信噪比也是選配微型光纖光譜儀的一個因素。對于CCD光譜儀，較高的靈敏度導致了較低的信噪比。在一定范圍內，可以通過對光譜進行多次平均來提高信噪比。平均次數的平方根恰好是信噪比提高的倍數。例如，光譜平均100次，信噪比能提高10倍。有些應用需要較高的信噪比，此時用戶應當比較在光譜儀中的光學平臺和探測器的綜合信噪比。需要強調的是，用戶一定要搞清楚廠家給出的信噪比是不是整個光譜儀系統的信噪比，因為只有整個光譜儀系統的信噪比是很重要的。一個信噪比高的探測器配一個性能不高的光路，那么它的高信噪比就沒有實際意義。比較不同探測器和微型光纖光譜儀間的信噪比的比較好的方法是：測量100次，然后對每個像元計算平均值和標準偏差，信噪比等于平均值除以標準偏差。測量信噪比時，信號強度應當接近飽和，并設置正確的平滑值(如果需要的話)。
 

　　④ 光柵選擇
 

　　光柵選擇是比較復雜的。通常有兩個因素決定了光柵的選擇：波長范圍和光學分辨率。波長范圍受限于所選擇的探測器或光柵，或二者都有。光學分辨率不僅受限于光柵，還受限于狹縫寬度和探測器的像元數和像元尺寸。還要考慮第三個因素，即光柵還會影響系統的靈敏度，這是因為不同的光柵的閃耀波長(即高效率)位置各不相同。當對系統進行優化配置時，好查看一下光柵的效率曲線。下圖中是海洋光學微型光纖光譜儀采用的幾種典型的600線/mm光柵的效率曲線，效率高點從紫外區到近紅外區。
 

　　⑤ 狹縫
 

　　狹縫了也是選配微型光纖光譜儀的一個因素。微型光纖光譜儀有多種狹縫尺寸供您選擇，狹縫安裝在光纖接頭處(見圖)，并且被的固定在光譜儀上。有兩點需要記住，狹縫越小，光學分辨率越高;狹縫越大，進入光學平臺的光通量越多，即靈敏度越高。從本質上說，需要折中兼顧光譜儀的分辨率和靈敏度。
 

　　⑥ 其他
 

　　選擇微型光纖光譜儀的其他選項會相對容易一些。例如可以選擇升級UV4探測器后，探測器上的標準BK7窗片將會被石英窗片替代，用來增強海洋光學微型光纖光譜儀在波長340nm以下紫外區的響應能力。而其它探測器，比如薄型背照式CCD或CMOS則不需要這個選項。而為了避免二、三級衍射效應的影響，可以通過在位于狹縫與消包層模式孔之間的SMA905連接器中安裝長通濾光片或在探測器的窗口處安裝OFLV消除高階衍射濾光片。
 

　　正如上面介紹的幾個因素所表明的，通過一些簡單的步驟就就可以配置好滿足您應用的微型光纖光譜儀。除了光譜儀，我們可能還需要考慮種類紛雜的光源和采樣附件。