
在 OCT 光譜儀的眾多組件中,衍射光柵是決定光學(xué)效率與分光精度的核心元件,直接影響整套系統(tǒng)的靈敏度、分辨率與信噪比。很多用戶探討 OCT 光譜儀哪家強(qiáng),往往會(huì)忽略光柵技術(shù)的差異,而不同光柵方案帶來(lái)的性能差距,在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)有明顯體現(xiàn)。了解光柵技術(shù)的區(qū)別,就能更清晰地判斷產(chǎn)品的底層實(shí)力。
目前 OCT 光譜儀常用的光柵主要有三類:平面刻劃光柵、全息平面光柵與體相位全息(VPH)光柵。三類光柵的制作工藝不同,在衍射效率、偏振敏感性、波長(zhǎng)適用范圍上各有特點(diǎn)。平面刻劃光柵通過(guò)機(jī)械刻線制作,成本較低,但衍射效率相對(duì)一般,且高級(jí)次衍射雜光較多,會(huì)影響信噪比;全息平面光柵采用激光全息工藝制作,刻線更均勻,雜光更少,衍射效率優(yōu)于刻劃光柵,是中低端光譜儀的常見選擇;VPH 光柵則是在光敏玻璃內(nèi)部形成體積相位光柵,衍射效率更高,尤其在寬波段范圍內(nèi)能保持均勻的效率表現(xiàn),同時(shí)偏振敏感性更低,是高性能光譜儀的優(yōu)選方案。
衍射效率是光柵核心的指標(biāo),代表入射光經(jīng)過(guò)光柵后,有效衍射到目標(biāo)方向的光功率比例。效率越高,光損耗越小,到達(dá)探測(cè)器的有效信號(hào)就越強(qiáng),系統(tǒng)的信噪比與探測(cè)靈敏度就越高。對(duì)于 OCT 系統(tǒng)而言,深層組織、低反射率材料的檢測(cè)都依賴微弱的背向散射光,光柵效率的提升,能夠直接增強(qiáng)弱信號(hào)的識(shí)別能力,提升有效成像深度與圖像清晰度。VPH 光柵的峰值衍射效率通常高于傳統(tǒng)平面光柵,且在較寬的波長(zhǎng)范圍內(nèi)效率波動(dòng)小,不會(huì)出現(xiàn)某些波段信號(hào)驟降的情況,這對(duì)于寬光譜的 OCT 成像尤為重要。
彩譜科技的 CP800-840C 系列 OCT 光譜儀,全系列均采用 VPH 光柵設(shè)計(jì),就是基于其光學(xué)性能上的優(yōu)勢(shì)。在 840nm 中心波段,VPH 光柵能夠保持較高且均勻的衍射效率,減少光路中的光損耗,讓更多干涉光信號(hào)被線陣 CMOS 探測(cè)器捕捉。這一設(shè)計(jì)配合高靈敏度的探測(cè)器,能夠有效提升系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍,更好地捕捉樣品內(nèi)部微弱的反射信號(hào),無(wú)論是表層的精細(xì)結(jié)構(gòu)還是深層的低反射區(qū)域,都能獲得更清晰的成像效果。
除了衍射效率,光柵的分光精度也會(huì)影響光學(xué)分辨率,進(jìn)而影響成像深度。光柵的刻線密度、成像質(zhì)量決定了光譜儀的光學(xué)分辨率,光學(xué)分辨率越高,系統(tǒng)的成像深度上限就越大。VPH 光柵的體積全息結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)更精密的分光效果,配合優(yōu)化的光路設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)更高的光學(xué)分辨率。彩譜 CP800-840/31C 型號(hào)能夠達(dá)到 0.02nm 的光學(xué)分辨率,實(shí)現(xiàn) 11.7mm 的成像深度,就離不開 VPH 光柵的精密分光能力與配套的光路優(yōu)化。
此外,光柵的穩(wěn)定性與耐用性也關(guān)系到設(shè)備的長(zhǎng)期使用效果。傳統(tǒng)平面光柵的刻線暴露在表面,容易受灰塵、潮氣影響,長(zhǎng)期使用可能出現(xiàn)性能衰減;VPH 光柵的衍射結(jié)構(gòu)位于玻璃內(nèi)部,表面有保護(hù)層,環(huán)境耐受性更好,長(zhǎng)期使用的性能穩(wěn)定性更強(qiáng),更適合工業(yè)場(chǎng)景與長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的需求。彩譜 CP800-840C 系列能夠適配 0°C~50°C 的工作環(huán)境,保持性能穩(wěn)定,也和 VPH 光柵的環(huán)境適應(yīng)性有一定關(guān)系。
當(dāng)然,光柵技術(shù)只是光譜儀性能的一部分,還需要和準(zhǔn)直系統(tǒng)、聚焦系統(tǒng)、探測(cè)器精準(zhǔn)匹配,才能發(fā)揮出效果。優(yōu)質(zhì)的廠商會(huì)針對(duì)光柵特性做整體光路優(yōu)化,而不是簡(jiǎn)單的元件堆砌。彩譜科技在光學(xué)設(shè)計(jì)領(lǐng)域有多年積累,能夠?qū)?VPH 光柵的特性與探測(cè)器、光路架構(gòu)充分結(jié)合,實(shí)現(xiàn)整體性能的優(yōu)化。
總體而言,判斷 OCT 光譜儀哪家強(qiáng),光柵技術(shù)是一個(gè)重要的底層參考維度。采用 VPH 光柵的產(chǎn)品,在光學(xué)效率、信噪比、穩(wěn)定性上通常更有優(yōu)勢(shì),適合對(duì)成像質(zhì)量要求較高的科研與工業(yè)場(chǎng)景。彩譜 CP800-840C 系列憑借 VPH 光柵的應(yīng)用與配套的光學(xué)設(shè)計(jì),在 840nm 波段展現(xiàn)出了不錯(cuò)的性能表現(xiàn),是關(guān)注光學(xué)性能的用戶可以重點(diǎn)參考的產(chǎn)品。