此外,這個(gè)方法利用與數(shù)碼相機(jī)中所使用的算法相類似的圖像處理算法,以最大限度地提高性能。然而,系統(tǒng)的波長分辨率取決于陣列中探測(cè)器元件的尺寸和間隔;在這個(gè)陣列中,更小、排列更加緊密的元件提供更高的分辨率。大多數(shù)近紅外(NIR)波長敏感的陣列探測(cè)器需要價(jià)格高且稀缺的材料;這些材料在多元件陣列配置中的十分昂貴。因此,為了降低儀器成本,陣列的分辨率通常較低,或者根本就不可用。為了提高性能,針對(duì)較高波長所設(shè)計(jì)的探測(cè)器需要冷卻至環(huán)境溫度以下,從而增加了對(duì)系統(tǒng)成本、尺寸和功率的要求,而這也不利于在實(shí)驗(yàn)室以外使用這個(gè)方法。
一個(gè)強(qiáng)大的使用MEMS技術(shù)的新方法
可以使用一個(gè)具有單點(diǎn)探測(cè)器的基于光學(xué)微機(jī)電系統(tǒng) (MEMS)陣列技術(shù)的全新方法來克服傳統(tǒng)光譜分析方法的很多問題和限制。一個(gè)固態(tài)光學(xué)MEMS陣列用一個(gè)簡(jiǎn)單、空間波長濾波器取代了基于單點(diǎn)探測(cè)器的系統(tǒng)內(nèi)的傳統(tǒng)電動(dòng)光柵。這個(gè)方法在消除精細(xì)控制電動(dòng)系統(tǒng)問題的同時(shí),利用了單點(diǎn)探測(cè)器的性能優(yōu)勢(shì)。近些年,此類系統(tǒng)已經(jīng)被生產(chǎn)出來;在這些系統(tǒng)中,將每個(gè)特定波長過濾到單點(diǎn)探測(cè)器中的MEMS器件取代了掃描光柵。這個(gè)方法已經(jīng)被證明,在實(shí)現(xiàn)更加小巧且耐用的光譜分析儀的同時(shí),可以產(chǎn)生出高性能。
相對(duì)于線性陣列探測(cè)器架構(gòu)來說,光學(xué)MEMS陣列具有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。首先,可以使用較大的單個(gè)元件探測(cè)器,這就增加了光采集,并且極大地降低了探測(cè)器的成本和復(fù)雜度,特別是對(duì)于紅外系統(tǒng)更是如此。此外,由于不再使用陣列探測(cè)器,像素到像素噪聲也被消除了。消除了這個(gè)像素到像素噪聲是對(duì)信噪比 (SNR)性能的大幅提升。SNR性能的增加可以在更短的時(shí)間內(nèi)獲得更加精確的測(cè)量值。[pagebreak]
圖1顯示了一個(gè)使用MEMS技術(shù)的光譜分析系統(tǒng)的一般工作原理。衍射光柵和聚焦元件的功能不變, 不過來自聚焦元件的光被成像在MEMS陣列上。為了選擇一個(gè)針對(duì)此分析的波長,光譜響應(yīng)的一個(gè)特定波段被激活,以便將光引向用于光采集和測(cè)量的單點(diǎn)探測(cè)器元件。