本申請要求2014年9月23日提交的美國臨時專利申請?zhí)?2/053,909和2014年12月8日提交的美國臨時專利申請?zhí)?2/088,932的優(yōu)先權(quán)權(quán)益。先前申請的公開內(nèi)容以引用方式整體并入本文。

公開領(lǐng)域

本公開涉及緊湊、功率有效的堆疊寬帶光學(xué)發(fā)射器。

背景

光譜儀和其他光電裝置可用于例如基于由對象反射、通過對象透射和/或由對象吸收的光的波長確定對象的各種特征。此類裝置可采用寬帶光學(xué)發(fā)射源。在一些情況下，期望寬帶光源可操作來發(fā)射不僅在光譜的可見和中間紅外(IR)部分而且還在光譜的近IR部分(例如，800nm-2500nm)中的光。用于提供此類寬帶光學(xué)發(fā)射源的一些已知技術(shù)趨于體積龐大、消耗顯著量的能源和/或相對昂貴。

總而言之，包括多層(各自具有不同帶隙)的分層堆疊可以是可操作的以便通過經(jīng)由電極向堆疊中注入載荷子來從每個層發(fā)射光。載荷子(例如，電子)必須達到每個層以便與互補載荷子(例如，空穴)組合，其中電子和空穴在組合時發(fā)射光。因此，需要載荷子注入的配置趨于強加一些限制。例如，為了實現(xiàn)載荷子注入，堆疊中的每個層必須不超過某一厚度。對厚度的此限制進而對由這種分層堆疊發(fā)射的光的容許組成強加限制。例如，層常常實現(xiàn)為量子阱，并且量子阱的厚度很大程度上決定由其發(fā)射的光的波長。因此，載荷子注入的優(yōu)化導(dǎo)致對可由依賴于載荷子注入的分層堆疊發(fā)射的光的波長的限制。此外，在這種分層堆疊中，每個層必須由通?？蛇M行載荷子運輸?shù)牟牧辖M成，通?？赏ㄟ^摻雜實現(xiàn)所述載荷子運輸。然而，摻雜趨于降低輻射復(fù)合效率。此外，電觸點(例如，電極)必須被制成這種分層堆疊。

概述

本公開描述基于光子注入/光泵浦而非載荷子注入的寬帶光學(xué)發(fā)射源。寬帶光學(xué)發(fā)射源包括具有不同組分和/或量子層厚度的發(fā)光材料堆疊以生成單個半導(dǎo)體裝置內(nèi)的多發(fā)射光譜。此類寬帶發(fā)射器可在一些實現(xiàn)方式中相對緊湊并且可操作來跨包括近IR的寬發(fā)射光譜發(fā)射。

例如，在一方面，寬帶光學(xué)發(fā)射裝置包括半導(dǎo)體層堆疊，其中半導(dǎo)體層中的每者可操作來發(fā)射具有不同相應(yīng)波長的光，光源可操作來提供泵浦，用于進行從堆疊的激發(fā)光子發(fā)射。半導(dǎo)體層順序地安置在堆疊中，使得半導(dǎo)體層中的第一個最靠近光源并且半導(dǎo)體層中的最后一個最遠離光源。半導(dǎo)體層中的每個特定半導(dǎo)體層是可至少部分地由比特定半導(dǎo)體層更靠近光源的其他半導(dǎo)體層生成的光透過的。

各種實現(xiàn)方式包括以下特征中的一或多個。例如，由除了最后半導(dǎo)體層外的半導(dǎo)體層中的每個特定半導(dǎo)體層生成的光中的至少一些可提供泵浦以用于進行從更遠離光源的其他半導(dǎo)體層的激發(fā)光子發(fā)射。在一些情況下，半導(dǎo)體層中的每者具有相應(yīng)帶隙能量，并且半導(dǎo)體層在堆疊中，使得具有最高帶隙能量的半導(dǎo)體層最靠近光源。在一些示例中，半導(dǎo)體層中的每者具有相應(yīng)帶隙能量，并且半導(dǎo)體層在堆疊中，使得具有最低帶隙能量的半導(dǎo)體層最靠近光源。

在一些實現(xiàn)方式中，裝置包括一或多個過渡層，所述一或多個過渡層中的每者提供在堆疊中的半導(dǎo)體層之間的呈晶格常數(shù)的平滑過渡。一或多個過渡層中的每個特定過渡層可以是可至少部分地由比特定過渡層更靠近光源的半導(dǎo)體層生成的光透過的。

在一些情況下，光源可操作來發(fā)射波長小于由半導(dǎo)體層發(fā)射的光的波長的光。部分反射層和/或分布反饋元件可提供并可操作來允許一些光傳到寬帶發(fā)射裝置外部，并且將一些光反射回堆疊中，以便生成從半導(dǎo)體層中的一或多個的另外激發(fā)光學(xué)發(fā)射。在一些示例中，提供反射器將雜散光反射離半導(dǎo)體層堆疊。光源可包括例如可操作來發(fā)射能量高于由半導(dǎo)體層中的任一個的帶隙能量的光的發(fā)光二極管、激光二極管或垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)中的至少一個。

本公開還描述各種光譜儀，這些光譜儀可包括寬帶光學(xué)發(fā)射源。下文更詳細地描述各種布置。

采用光子注入/光泵浦而非載荷子注入可提供大量的自由度，以便實現(xiàn)高度定制的發(fā)射(即，期望的任何波長組分和/或強度組分)。例如，可定制層厚度。原則上，層不需要依賴于摻雜來實現(xiàn)各種帶隙；層材料可以在一些情況下是純/固溶體半導(dǎo)體，其中輻射復(fù)合效率可高于重摻雜半導(dǎo)體。本技術(shù)可在一些情況下提供就中間層(例如，阻擋層)而言更大的靈活性。例如，阻擋層可以是光尤其可透過的(即，具有相當(dāng)大的帶隙)，而其他實現(xiàn)方式中，阻擋層可以是部分吸收的。

在一些實現(xiàn)方式中可提供其他優(yōu)點。例如，不需要電觸點，因為通過依賴于光學(xué)耦合的光泵浦引入電子-空穴對。此外，在一些實現(xiàn)方式中可更期望到分層堆疊的光學(xué)耦合，因為其不需要另外電極兼容表面。也可實現(xiàn)堆疊相對于光源的取向中的其他變化。

在一些實現(xiàn)方式中，可包括多個光源，例如，一個在垂直于發(fā)光層的一側(cè)上。例如，可包括多個光源，各自具有不同波長。因此，其中每者被配置來發(fā)射高能量波長和低能量波長的兩個光源可在一些實現(xiàn)方式中提高效率。

其他方面、特征和優(yōu)點將從以下詳述、附圖和權(quán)利要求書而顯而易見。

附圖簡述

圖1示出寬帶發(fā)射裝置的示例。

圖1A示出寬帶發(fā)射裝置的外延生長層的示例。

圖1B示出寬帶發(fā)射裝置的層的細節(jié)的示例。

圖1C示出顯示各種半導(dǎo)體材料的帶隙能量對晶格系數(shù)的曲線圖。

圖1D示出寬帶發(fā)射裝置的特定示例。

圖2示出用于圖1的寬帶發(fā)射裝置中的光源的示例。

圖3、4、5、6和7示出寬帶發(fā)射裝置的另外示例。

圖8A和8B示出包括寬帶光學(xué)發(fā)射裝置的光譜儀的示例。

圖9、10、11和12示出包括寬帶光學(xué)發(fā)射裝置的光譜儀的另外示例。

詳述

如圖1所示，寬帶發(fā)射裝置20包括具有不同組分和/或量子層厚度的發(fā)光半導(dǎo)體層24、26、28的堆疊22以生成多發(fā)射光譜。在一些實現(xiàn)方式中，一或多個過渡或阻擋層30幫助提供從一個層到下一個層的晶格常數(shù)的平滑過渡。過渡層30因此可有助于減小否則可能發(fā)生的應(yīng)力并且可有助于提供機械過渡。在一些實現(xiàn)方式中，過渡層30中的一些或全部可省略。

寬帶發(fā)射裝置20還包括由外部電源34驅(qū)動的光源32。如以下討論的，光源32可以各種方式實現(xiàn)，但通常，提供用于生成電子-空穴對的泵浦機構(gòu)，所述電子-空穴對可導(dǎo)致輻射復(fù)合以便從層24-30激發(fā)光子發(fā)射。發(fā)光層的堆疊22可例如通過獨立半導(dǎo)體沉積和生長技術(shù)在基板38(見圖1A)上沉積或外延生長，所述技術(shù)諸如分子束外延(MBE)、金屬有機化學(xué)汽相沉積(MOCVD)、有機金屬汽相外延(OMVPE)或其他技術(shù)。

光源32生成對應(yīng)于能級E1的波長λ_E1的光。同樣，層24-30中的每者具有相應(yīng)帶隙能量，其對應(yīng)于特定波長。具體地，發(fā)光層24、26、28中的每者具有分別對應(yīng)于波長λ_E3、λ_E4、λ_E5的相應(yīng)帶隙能量E3、E4、E5，并且過渡層30具有對應(yīng)于波長λ_E2的帶隙能量E2。在圖1的示例中，選擇層24-30的組分，使得帶隙能級具有以下關(guān)系：E1>E2>E3>E4>E5。因此，由光源32和各種層24-30發(fā)射的光子的波長具有以下關(guān)系：λ_E1<λ_E2<λ_E3<λ_E4<λ_E5。圖1A示意性地示出這種情境。

在操作中，當(dāng)光源32由外部電源34驅(qū)動時，光源32發(fā)射第一波長λ_E1的光。由光源32發(fā)射的波長λ_E1的光部分地透射通過層24-30中的每者并且部分地由其吸收。由其他層24-30吸收的波長λ_E1的光從隨后層24-30中的每者激發(fā)光的發(fā)射。此外，從每個層24-30隨后發(fā)射的激發(fā)光部分地透射通過堆疊22中的隨后層并且部分地由其吸收?？赏ㄟ^調(diào)整包括所有層的厚度的材料參數(shù)實現(xiàn)波長λ_E1、λ_E2、λ_E3、λ_E4、λ_E5的部分透射和吸收。因此，在圖1中，箭頭40指示由光源32發(fā)射的波長λ_E1下的光并且完全穿過堆疊22。箭頭42指示由光源32發(fā)射的由過渡層30中的一個吸收的光λ_E1。箭頭44指示完全穿過堆疊22的光λ_E2的激發(fā)發(fā)射。箭頭46指示由層24吸收的光λ_E2的激發(fā)發(fā)射。箭頭指示完全穿過堆疊22的光λ_E3的激發(fā)發(fā)射。為了清楚起見，圖1省略了其他層之間的光的激發(fā)發(fā)射。

在特定實現(xiàn)方式中，堆疊22是包括磷化銦(InP)過渡或阻擋層的應(yīng)變鎵銦砷(GaInAs)系統(tǒng)。這種實現(xiàn)方式的堆疊中的層的序列的示例在圖1B中示出并且可提供約1000nm寬的范圍內(nèi)(例如，從約1000nm至約2100nm)室溫下的發(fā)射光譜。也可使用其他III-V化合物半導(dǎo)體(例如，AlGaInAsP、與InP晶格匹配)或有機半導(dǎo)體材料。在一些情況下，層24-30具有約30nm數(shù)量級的厚度。層24-30的組分和厚度在其他實現(xiàn)方式中可不同。同樣，在一些實現(xiàn)方式中，發(fā)光層的數(shù)量可不同。量子層和過渡層的組分和厚度在其他實現(xiàn)方式中可不同。同樣，在一些實現(xiàn)方式中，發(fā)光層的數(shù)量可不同。

在一些情況下，層24、26、28中的每者是半導(dǎo)體量子層。每層的帶隙可通過調(diào)整其量子層厚度來調(diào)諧。在一些情況下，量子層中的每者具有例如在4nm-6nm范圍內(nèi)的厚度。在一些情況下，堆疊22可通過Ga_xIn_1-xAs_yIn_1-y量子層實現(xiàn)，與InP過渡層晶格匹配。

圖1C是示出針對某些化合物半導(dǎo)體系統(tǒng)帶隙(eV)如何隨晶格常數(shù)(A)變化的曲線圖。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易理解的，這種曲線圖可促進發(fā)光層(例如，24、26、28)以過渡層30(如果有的話)的適當(dāng)半導(dǎo)體材料的選擇。首先，可選擇與帶隙范圍關(guān)聯(lián)的期望發(fā)射波長的范圍。參見圖1C中的402。接著，針對所選擇帶隙范圍識別適當(dāng)半導(dǎo)體系統(tǒng)(例如，GaAs-InAs)。對于GaAs-InAs系統(tǒng)，In和Ga中的變化控制帶隙。參見圖1C中的線404。接著，針對過渡層識別合適材料。例如，對于GaAs-InAs系統(tǒng)，通過取代In和Ga的晶格參數(shù)的變化大致以InP為中心。因此，InP可為過渡層提供合適材料。因此，在一些實現(xiàn)方式中，可使用其他半導(dǎo)體系統(tǒng)(例如，III-V化合物半導(dǎo)體材料)。

圖1D示出包括反射涂層、發(fā)光層以及阻擋層的寬帶發(fā)射器的特定示例。在示出的示例中，多層基于InP的結(jié)構(gòu)僅包含未摻雜層。所有層安裝(例如，生長、沉積)在InP基板上。低成本、有效且高功率850/940-nm可商購獲得的LED可用作光泵浦源。

如上所述，光源32可以各種方式實現(xiàn)。例如，如圖2所示，光源32可包括沉積在p型半導(dǎo)體層102與n型半導(dǎo)體層104之間的大帶隙半導(dǎo)體層106。正向偏置地驅(qū)動p-n結(jié)以引起λ_E1下的光發(fā)射。在一些實現(xiàn)方式中，光源32可操作來生成具有約850nm的波長λ_E1的光。對于一些實現(xiàn)方式，λ_E1的其他波長可以是適當(dāng)?shù)?。在一些情況下，電子阻擋層108也可安置在光源32與上過渡層30之間。通常，可用于激發(fā)光發(fā)射的泵浦技術(shù)可包括通過外部光源的泵浦、使用橫向p-n結(jié)、或提供內(nèi)置高帶隙p-n發(fā)射二極管以向堆疊22中注入光子。

在一些實現(xiàn)方式中，可包括多個光源，例如，一個在垂直于發(fā)光層的一側(cè)上。例如，可包括多個光源，各自具有不同波長。因此，其中每者被配置來發(fā)射高能量波長和低能量波長的兩個光源可在一些實現(xiàn)方式中提高效率。例如，參考圖1，由層32產(chǎn)生的低能量波長可被層28大量吸收，但是其他層(即層24、26、30)可以是低能量波長相當(dāng)可透過的。相比之下，由層32產(chǎn)生的高能量波長可被層24大量吸收，因此，幾乎沒有高能量波長的光可以到達層28，這種實施方案可以是特別有效的。

圖3至6示出可在一些實現(xiàn)方式中存在的其他特征。例如，如圖3所示，寬帶發(fā)射裝置可包括部分反射層和/或分布反饋元件202。雖然部分反射層和/或分布反饋元件202允許一些激發(fā)發(fā)射穿過以到達寬帶發(fā)射裝置的外部，但一些光被反射回到堆疊22中以便激發(fā)較低波長下的另外光學(xué)發(fā)射。

如圖4所示，在一些實現(xiàn)方式中，寬帶發(fā)射裝置還可包括反射器204以幫助將雜散光反射走。這種反射器可用于例如如圖5所示的光源32實現(xiàn)為發(fā)光元件32的示例中。發(fā)光元件32可以作為例如可操作來發(fā)射能量高于半導(dǎo)體發(fā)光層24-28和過渡層30中的任一個的帶隙能量的光的高功率發(fā)光二極管(LED)、激光二極管或垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)。在一些實現(xiàn)方式中，可有利地提供光學(xué)組件208來將光λ_E1分布、引導(dǎo)和/或聚焦到第一過渡層30。光學(xué)組件208可包括例如一或多個衍射和/或折射元件。

在一些情況下，反射表面安置在發(fā)光層24-28周圍。反射層可平行和/或垂直于層24-28。效率可提高，并且在一些示例中，發(fā)射方向可調(diào)諧到特定應(yīng)用。例如，包括平行于層的反射表面的實現(xiàn)方式可作為邊緣發(fā)射裝置操作。

在一些示例中，如上所述，過渡層30是可僅部分地由光源32發(fā)射的光透過的。因此，過渡層30還吸收一些光并且參與生成光的激發(fā)發(fā)射。例如，在一些實現(xiàn)方式中，由光源32發(fā)射的光可生成過渡層30中的載荷子(例如，空穴和電子)。載荷子可遷移到發(fā)光層24-28中的任一個并且復(fù)合、在復(fù)合時發(fā)射光。例如，如果發(fā)光層24-28相對薄，則此特征可特別有利。然而，在一些情況下，過渡層30可具有足夠大的帶隙，使得過渡層30是可完全地由光源32發(fā)射的波長λ_E1(例如，950nm)的光透過的，這允許來自光源32的更多的光到達堆疊22A中的隨后層24、26、28(參見圖7中的箭頭302、304、306)。來自光源32的波長λ_E1的一些光可被層24、26、28中的每者吸收，這激發(fā)那些層中的光發(fā)射。此外，在一些情況下，可有利地將在層24、26、28中具有最低帶隙能量(即，E5)的層28放置成最靠近光源32。以這種方式，隨后層24、26是可由層28生成的波長λ_E5(參見箭頭308)的光透過的。同樣，在層24、26、28中具有最大帶隙的層24也是可由層26生成的波長λ_E4(參見箭頭310)的光透過的。因此，在此示例中，堆疊22A中的每者層是可由堆疊22A中的先前層中的每者生成的光透過的。在一些情況下，這種布置可導(dǎo)致更有效的發(fā)射。

在一些實現(xiàn)方式中，為各種發(fā)光層24、26、28提供不同的厚度也是有益的。例如，遠離光源32的層可被制造得比靠近光源的層更厚，以便與否則將被吸收的光相比增加由更多距離層吸收的來自光源32的光量。因此，在圖1和3-6的布置的一些實現(xiàn)方式中，層28可比層26厚，層26進而可比層24厚。類似地，在圖7的布置的一些實現(xiàn)方式中，層24可比層26厚，層26進而可比層28厚。

前述寬帶光學(xué)發(fā)射源可集成到例如具有寬范圍的不同布置的光譜儀中。通常，這種寬光譜發(fā)射源可產(chǎn)生寬譜光束，其至少一部分入射在待分析其特性的樣本上。樣本的示例是有機分子，但也可分析其他類型的樣本。通常，樣本吸收某些波長的光，然而其可允許其他波長穿過或可反射一些波長。通過分析被吸收、反射和/或透射的波長，可識別樣本的各種特性(例如，有機分子中的原子之間的化學(xué)鍵的特征)。

使用如上所述的寬帶發(fā)射源的光譜儀的第一示例在圖8A和8B中示出。在此示例中，光譜儀包括發(fā)射寬帶光束501的寬帶發(fā)射源500。寬帶發(fā)射源500可由上述寬帶源中的任一個實現(xiàn)。光束501可穿過光學(xué)組件502以及待分析其性質(zhì)的樣本504。穿過樣本504的光505穿過第一狹縫506并入射在第一聚焦鏡508上。反射鏡508朝向可旋轉(zhuǎn)衍射光柵510反射光，所述可旋轉(zhuǎn)衍射光柵510將光束分成其光譜分量512，所述光譜分量512中的每者具有不同的波長(或窄的波長范圍)。光束512入射在反射光束516的第二聚焦反射鏡514上。取決于衍射光柵510的位置，光束中的特定一個穿過第二狹縫518并且照射在光檢測器502(例如，光電二極管)上。例如，當(dāng)衍射光柵510處于第一位置時，表示特定光譜分量(即波長)的光束516A穿過狹縫518，并且由檢測器520(圖8A)檢測。當(dāng)衍射光柵510處于第二位置時，表示不同光譜分量(即波長)的光束516B穿過狹縫518，并且由檢測器520(圖8B)檢測。通過改變光柵510的位置，可檢測光譜分量中的其他光譜分量。可處理并分析檢測到的光譜分量以識別樣本504的特性。

在一些情況下，可旋轉(zhuǎn)衍射光柵510可由固定衍射光柵替代。此外，第二狹縫518和點檢測器520可由陣列光檢測器替代。這種布置可允許陣列檢測器同時檢測各種光譜分量516。

為了提高光譜儀的緊湊性和/或增加入射到檢測器上的光強度的總量，可替代光譜儀布置是可能的。例如，一些情況可避免空間分離不同波長(或窄波長范圍)，所述波長隨后沿不同路徑行進。此外，在一些示例中，可避免由于僅從初始寬光譜的小波長范圍的時間或空間選擇導(dǎo)致的光強度的減小。

例如，如圖9所示，在一些實現(xiàn)方式中，光譜儀包括可調(diào)諧波長濾波器606，所述可調(diào)諧波長濾波器606僅允許選擇的波長(或波長范圍)的光607通過樣本608。其他波長的光613、615被反射回到寬帶源600。源600可包括拋物線或其他反射器602以幫助保持遠離雜散光和/或引導(dǎo)來自外部供電光源的光朝向?qū)拵г吹陌雽?dǎo)體層堆疊。

圖9所示的光譜儀還包括安置在寬帶源600與濾波器606之間的第一光學(xué)組件604。光學(xué)組件604可有助于聚焦或準直由源600發(fā)射的光，并且在一些情況下可具有僅10-20度的發(fā)散度。穿過樣本608的所選擇波長(或波長范圍)的光617隨后可在例如由樣本光檢測器(例如，光電二極管)612檢測之前穿過第二光學(xué)組件610。在一些情況下，穿過濾波器606的一些光619可例如由棱鏡或反射鏡引導(dǎo)到基準光檢測器614，所述基準光檢測器614可用于確認所述波長的光通過濾波器606?？烧{(diào)諧濾波器606以在不同時間示例使不同波長(或窄波長范圍，例如中心波長±10nm)的光通過，以便允許不同波長的光入射在樣本608上。通過檢測入射在檢測器612上的光，可獲得樣本608的吸光度(或透射率/反射率)光譜。

對于圖9的實現(xiàn)方式，盡管可使用任何寬帶源，但在圖1-7中描述的特定寬帶源可以是特別有利的。然而，在一些情況下，寬帶源600不包括反射器602。

圖8A-8B和9的前述示例以透射模式操作，其中檢測穿過待分析樣本的光。其他示例可以反射模式操作，其中檢測由待分析樣本反射的光。圖10中示出示例，其示出發(fā)射穿過光學(xué)組件702朝向可調(diào)諧波長濾波器704的光的寬帶發(fā)射源700。穿過濾波器704的光705入射在樣本706上，所述樣本706反射或重新發(fā)射一些光707，例如，朝向樣本光檢測器708(例如，光電二極管)。在一些情況下，穿過濾波器704的一些光可例如由棱鏡或反射鏡引導(dǎo)到基準光檢測器710，所述基準光檢測器614可用于確認所述波長的光通過濾波器704。濾波器704可被調(diào)諧以在不同時間示例使不同波長(或窄波長范圍，例如中心波長+10nm)的光通過，以便允許不同波長的光入射在樣本706上。再一次，通過檢測入射在檢測器708上的光，可獲得樣本706的吸光度(或透射率/反射率)光譜。

在前述示例中，由寬帶源發(fā)射的光在照射在樣本上之前穿過波長濾波器。在一些實現(xiàn)方式中，波長濾波器可安置在光穿過樣本或由樣本反射之后的光路的部分中。例如，圖11示出以透射模式操作的光譜儀。由寬帶發(fā)射源800發(fā)射的光穿過光學(xué)組件804并且入射在樣本806上。因此，寬范圍的波長可在同時入射在樣本806上。穿過樣本806的光811入射在可調(diào)諧波長濾波器806上，所述可調(diào)諧波長濾波器僅允許選擇的波長(或窄波長范圍)通過光檢測器(例如，光電二極管)810。濾波器806可被調(diào)諧以在不同時間示例使不同波長(或窄波長范圍，例如中心波長+10nm)的光通過，以便允許不同波長的光由檢測器810感測。通過檢測入射在檢測器810上的光，可獲得樣本804的吸光度(或透射率/反射率)光譜。

在一些情況下，由濾波器808反射的光813的波長可入射在與寬帶源800相關(guān)聯(lián)的反射器802上。反射的光813因此可有助于激發(fā)寬帶源800中的另外光學(xué)發(fā)射。另外，基準光可以是沿著光路的一或多個位置處的樣本。例如，可提供一或多個基準光檢測器812、814來分別感測在穿過濾波器808之前穿過光學(xué)組件804和/或穿過樣本806的一些光。諸如反射鏡和/或棱鏡的光學(xué)部件可用于引導(dǎo)一些光朝向檢測器812、814。

然而，圖11示出可以透射模式操作的光譜儀，圖12示出可以反射模式操作的光譜儀的示例。圖12的光譜儀包括安置在光被樣本906反射之后的光路的部分中的可調(diào)諧波長濾波器908。圖12中示出的布置還包括可有助于將光聚焦或準直到樣本906上的光學(xué)組件904。由樣本906反射的光915被引導(dǎo)朝向波長濾波器908。由濾波器908選擇的波長(或波長范圍)的光隨后由樣本光檢測器(例如，光電二極管)910檢測。如在上述其他實施方案中，圖12的光譜儀可包括一或多個基準光檢測器912、914以便分別感測在穿過濾波器908之前穿過光學(xué)組件904和/或由樣本906反射的一些光。諸如反射鏡和/或棱鏡的光學(xué)部件可用于引導(dǎo)一些光朝向檢測器912、914。

在上述各種光譜儀實現(xiàn)方式中，波長濾波器可例如實現(xiàn)為法布里珀羅濾波器(例如，掃描MEMS或線性可變法布里珀羅濾波器)。還可使用其他類型的光學(xué)波長濾波器。然而，法布里珀羅濾波器可有助于實現(xiàn)更緊湊的光譜儀。

此外，通過引導(dǎo)光返回到寬帶發(fā)射源而來恢復(fù)未通過波長濾波器的一些或全部光可有助于增加發(fā)生的光學(xué)激發(fā)的總量。此類布置可有助于提高光譜儀的能量效率。

上述各種光譜儀可包括處理電路(例如，微處理器或其他邏輯電路)來分析來自光檢測器的信號。可分析信號來基于透射通過樣本、由樣本吸收和/或由樣本反射的光的波長確定樣本的各種特性。

可在本公開的精神內(nèi)進行各種修改。因此，其他實現(xiàn)方式在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。