[0004] 本发明的目的在于针对上述技术的不足，提供一种基于布拉格反射效应的光谱仪，具有工艺简洁、灵活性高、易于小型化、高色散、分辨率高、应用范围广、系统简单、光机定位要求低、集成度高、可靠性高、功能扩充性强等特点。
[0005] 本发明的基本构思是：基于层状布拉格反射效应和慢光波导导光特性，在底部层状布拉格反射部件的上面部分区域设置有工作层和顶部层状布拉格反射部件，工作层和顶部层状布拉格反射部件的侧面断面对齐，在底部层状布拉格反射部件的表面构成一个台阶，入射光场在入射到工作层侧面断面，光场在两个布拉格反射部件之间传播，底部层状布拉格反射部件对光场反射率高于顶部层状布拉格反射部件的反射率，光场从顶部层状布拉格反射部件的表面出射，不同波长出射角度不同，完成光谱分光行为，出射光场光路上设置有汇聚光学部件，将入射光场聚焦成光谱线，线阵光电传感器设置在光谱线位置，进行光谱信息光电转化，实现光谱检测。
[0006] 本发明包括：底部层状布拉格反射部件、工作层、顶部层状布拉格反射部件、汇聚光学部件、线阵光电传感器，在底部层状布拉格反射部件的上表面部分区域依次设置有工作层和顶部层状布拉格反射部件，构成工作层被底部层状布拉格反射部件和顶部层状布拉格反射部件进行双面夹层结构,工作层和顶部层状布拉格反射部件的侧面断面对齐，在底部层状布拉格反射部件的表面构成一个台阶，入射光场通过工作层侧面断面入射工作层，底部层状布拉格反射部件和顶部层状布拉格反射部件对工作层出射光束具有高反射特性,光场在底部层状布拉格反射部件和顶部层状布拉格反射部件之间传播，底部层状布拉格反射部件对光场反射率高于顶部层状布拉格反射部件的反射率，光场从顶部层状布拉格反射部件的表面出射，出射光场光路上设置有汇聚光学部件，将入射光场聚焦成光谱线，光谱线位置设置有线阵光电传感器, 线阵光电传感器方向与光谱线方向相对应。
[0007] 所述的底部层状布拉格反射部件和顶部层状布拉格反射部件为分布式布拉格反射镜。
[0008] 所述的工作层为无源波导层、增益波导层的一种。
[0009] 所述的汇聚光学部件为透射式汇聚光学部件、反射式汇聚光学部件、微纳结构汇聚光学部件的一种。
[0010] 所述的线阵光电传感器为光电二极管阵列、光电三极管阵列、雪崩管阵列、光电倍增管阵列、电荷耦合器件、互补金属氧化物半导体电传感器的一种。
[0011] 所述的底部层状布拉格反射部件远离工作层一侧表面设置有底层电极层。
[0012] 所述的顶部层状布拉格反射部件远离工作层一侧表面设置有顶层电极层，顶层电极层在光场出射处开有通光窗口。
[0013] 本发明中，当工作层为增益波导层时，在底部层状布拉格反射部件远离工作层一侧表面设置有底层电极层，在顶部层状布拉格反射部件远离工作层一侧表面设置有顶层电极层，顶层电极层在光场出射处开有通光窗口，此时，系统构成了有源分光部件，可以进一步提高光谱分光性能。
[0014] 本发明一种基于布拉格反射效应的光谱仪的工作过程为：工作层和顶部层状布拉格反射部件的侧面断面对齐，在底部层状布拉格反射部件的表面构成一个台阶，入射光场通过工作层侧面断面入射工作层，底部层状布拉格反射部件和顶部层状布拉格反射部件对工作层出射光束具有高反射特性,光场在底部层状布拉格反射部件和顶部层状布拉格反射部件之间传播，底部层状布拉格反射部件对光场反射率高于顶部层状布拉格反射部件的反射率，光场从顶部层状布拉格反射部件的表面出射，出射光场光路上设置有汇聚光学部件，将入射光场聚焦成光谱线，在底层电极层和顶层电极层之间施加电场，系统构成了有源分光部件，线阵光电传感器进行光谱信息光电转化，实现光谱检测。
[0015] 本发明中布拉格反射效应、慢光波导导光、汇聚光学、光谱信息光电转化技术均为成熟技术。本发明的发明点在于：基于层状布拉格反射效应和，结合慢光波导导光特性，光场在两个布拉格反射部件之间传播，光场从顶部层状布拉格反射部件的表面出射，完成光谱分光，汇聚光学部件将入射光场聚焦成光谱线，线阵光电传感器进行光谱信息光电转化，给出一种工艺简洁、灵活性高、易于小型化、高色散、分辨率高、应用范围广、系统简单、光机定位要求低、集成度高、可靠性高、功能扩充性强的基于布拉格反射效应的光谱仪。
[0016] 与现有技术相比，本发明的优点：
[0017] 1）在先技术采用光栅元件进行入射光束分光，工作原理是光栅光场衍射行为，光栅为二维微纳结构器件，设计和制作工艺限制了光栅构建灵活性差，基于微纳结构的光栅在尺寸上难于实现小型微型化，本质上受限于光栅微纳结构尺寸。本发明基于层状布拉格反射效应和慢光波导导光特性，入射光场在入射到工作层侧面断面，光场在两个布拉格反射部件之间传播，从顶部层状布拉格反射部件的表面出射，完成光谱分光，本元件发明分光部件基于层状布拉格反射部件，不涉及到二维微纳结构加工，为多层镀膜工艺，因此具有工艺简洁、灵活性高、易于小型化等特点；
[0018] 2）在先技术光栅光谱仪的分辨率受到光栅微纳结构分布以及微纳结构几何尺寸限制，光学光谱分辨率不高，影响应用范围。本发明本质上不采用光栅微纳结构,而是采用多层的布拉格反射结构,基于光场在布拉格反射结构构建的波导体系中的传播行为,原理上实现了光谱大角度分光, 高色散、提高了系统光学光谱分辨率,增加了光谱仪适用范围,本发明具有分辨率高和应用范围广等特点；
[0019] 3）在先技术基于光栅构建光谱仪系统中，其它部件相对于光栅的方位和几何尺寸角度等参数要求高，系统复杂、构建灵活性不高，光栅光谱仪集成度低，可靠性和功能扩充性受到影响。本发明中，光场从顶部层状布拉格反射部件的表面出射，出射光场光路上设置有汇聚光学部件，将入射光场聚焦成光谱线，线阵光电传感器进行光谱信息光电转化，实现光谱检测，核心部件为层状布拉格反射器，系统系统简单、光机定位要求低、集成度高、可靠性高、功能扩充性强。
