基于面阵CCD的高灵敏度微型光谱仪的设计与实现

• Published in: Guang Dian Gong Cheng = Opto-Electronic Engineering Vol. 45; no. 11; pp. 180152 - 40
• Main Authors: 徐丹阳, 杜春年 / Xu Danyang, Du Chunnian
• Format: Journal Article
• Language: Chinese; English
• Published: Chengdu Editorial Office of Opto-Electronic Advances 01.11.2018; 浙江工业大学理学院,浙江杭州,310023
• Subjects: Calibration; Data buses; Dynamic range; Engineering; Fluorescence; Gene sequencing; Laboratories; Linear arrays; Microelectromechanical systems; Microfibers; Optics; Photometry; Power supplies; Raman spectroscopy; Research centers; Science; Sensitivity; Signal to noise ratio; Time series; Video signals; China; 光谱仪; 高灵敏度; CPLD; 面阵CCD; 双相关采样
• ISSN: 1003-501X
• DOI: 10.12086/oee.2018.180152

面阵CCD具有灵敏度高、动态范围大的优点，适用于荧光测量、DNA测序、拉曼光谱分析和低光度检测，因此，研制基于面阵CCD的高灵敏度微型光纤光谱仪具有重要的实际价值。光学系统采用了优化后的交叉非对称型Czerny-Turner结构，并获得了1 nm的光学分辨率。结合DC-DC和LDO的设计方法，通过USB供电实现了6路电压输出的复杂电源系统设计; 通过Verilog HDL完成了CCD驱动时序设计; 采用Altera公司的EPM7064芯片实现了驱动信号输出。CCD输出的视频信号经双相关采样的高速16位AD芯片AD9826转换后存储在独立的静态RAM中，使得数据的采集和读取分离。所设计与实现的微型高灵敏度光纤光谱仪的灵敏度是通常基于线阵CCD的微型光谱仪的11倍左右，动态范围20000:1，信噪比达到500:1，很大程度地提高了微型光纤光谱仪的性能。