具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于光谱传感系统中的连接部件及光谱仪。本发明设置了多个纳米结构单元，所述纳米结构单元包括多个纳米结构，通过根据不同波长的光设置每个纳米结构的相位，使每个纳米结构单元的焦距相等以实现不同波长的光聚焦在一个平面上，使面阵探测器能够准确的测量光强分布，以解决分光光学系统所产生的衍射串扰问题，实现光谱传感系统及光谱仪的高效集成化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

如图1所示，用于光谱传感系统中的连接部件，包括：阵列式布设在基底1的上表面的多个纳米结构单元2；每个所述纳米结构单元2对应一个设定谐振波长值；每个所述纳米结构单元2均由多个圆形环3组成；多个所述圆形环3为同心圆环；每个所述圆形环3由多个相同的纳米结构4按圆周方向均匀排布而成，每个所述纳米结构4的相位和半径根据所述纳米结构4所在圆形环3的半径确定；所有所述纳米结构单元2的焦距均相等。

可选的，每个所述纳米结构的相位与所述纳米结构所在的圆形环的半径满足公式，和其中，表示计算得出的每个纳米结构的相位，φ(r,λ)表示选取的纳米结构的相位，取值范围为0-2π，r表示所述纳米结构所在圆形环的半径，f为纳米结构单元的焦距，λ为设定谐振波长值，表示环心处的相位，其中公式的作用是将圆环中纳米结构的相位限定在0-2π范围内。

所述圆形环3的半径满足公式：

r_i＝i*(r_i-r_i-1)，

其中r_i表示沿径向向外计数第i个圆形环3的半径，r₀＝0，i表示从环心沿径向向外计算圆形环3所在的圈数。

所述纳米结构4的横坐标满足公式：纵坐标为其中，r_i表示沿径向向外计数第i个圆形环3的半径，N表示同一圆形环3中纳米结构4的个数，所述纳米结构4设置的坐标原点为环心，j表示同一圆形环3中的纳米结构4的编号，以x正半轴上纳米结构为0号，即j＝0，按逆时针方向给同一圆形环中纳米结构进行编号。

每个所述圆形环3中纳米结构4的个数为取整值；所述取整值为对进行向下取整后得到的值，r_i表示沿径向向外计数第i个圆形环3的半径，T表示圆形环3中的两个相邻纳米结构4的间距。

如图2所示，所述纳米结构的形状可以为方形柱状。

通过对方形柱状纳米结构的宽5、方形柱状纳米结构的高6和方形柱状纳米结构的长7进行调节，继而调节光通过方形柱状纳米结构后产生的相位延迟。所述方形柱状纳米结构的高6小于等于λ/(n₁-1)，所述方形柱状纳米结构的长7大于0.1λ，所述方形柱状纳米结构的宽5小于0.5λ，其中λ为设定谐振波长值，n₁为纳米结构所用材料的折射率。所述圆形环中的两个相邻的方形柱状纳米结构的间距(两个相邻的方形柱状纳米结构的中心之间的距离)小于其中λ为设定谐振波长值，N_A为纳米结构单元的数值孔径。N_A＝n sin(α/2)，其中，n为纳米结构单元所处环境的折射率，α为纳米结构单元的孔径角8，如图3所示。

关于纳米结构的设计：

共设计m个纳米结构作为备选纳米结构。在0到2π的相位范围内选取m个相位间距为的纳米结构，m个纳米结构所产生的相位延迟分别为 第s个纳米结构的相位延迟为s＝1,2，…m。

基于电磁仿真设计理论，如时域有限差分方法、有限元法等均可，设置圆形环中的两个相邻纳米结构之间的间距为T，以单个纳米结构为单元进行仿真计算，获得不同尺寸下纳米结构产生的相位延迟和透过率情况。当透过率高于70％时，固定参数高，改变宽和长，得到第s个方形纳米柱状结构的相位为其中s＝1，2，…，m。

所述s满足公式其中，表示对x向下取整(例如)，<x>表示对x四舍五入(例如<1.55>＝2)，s＝1，2，…，m，m表示备选的纳米结构的个数，r表示圆形环的半径，f表示所述纳米结构单元的焦距，λ表示所述谐振波长值，表示纳米结构单元中心的相位。

透镜之所以有聚焦功能就是由于照射到透镜平面上不同位置的光到最后焦点处产生的相位延迟是相同的。我们设计纳米结构的目的就是想要产生不同的相位延迟，达到调节空间不同位置上的光的相位延迟目的，以实现等焦距聚焦。

实施例2

如图4所示，一种光谱仪包括：分光系统100、面阵探测器120和上述所述的连接部件110；所有的纳米结构单元2的焦距等于连接部件110到面阵探测器120的距离。所述连接部件110的上表面设置所述分光系统100，所述连接部件110的下表面设置所述面阵探测器120。面阵探测器可以是CCD、CMOS或其他可以探测平面不同位置光场强度的仪器。

分光系统100、连接部件110和面阵探测器120之间的距离满足成像公式：f为纳米结构单元的焦距、u为分光系统与连接部件的物距，v为连接部件与面阵探测器的像距，面阵探测器能够准确的测量分光系统表面的光强分布。

所述分光系统100包括阵列式布设在支撑件102上表面的多个超原子单元101，每个所述超原子单元101对应一个设定谐振波长值，所述超原子单元101由多个相同的超原子组成。所述超原子单元101用于使设定谐振波长的光透过率与非设定谐振波长的光透过率不同，达到分光的效果。超原子单元101之间的距离大于10倍波长。所述连接部件110中的每个纳米结构单元2与所述超原子单元一一对应，且对应的纳米结构单元用于将透过的所述设定谐振波长的光聚焦。例如：超原子单元101所对应的设定谐振波长值分别为λ₁、λ₂、λ₃、λ₄...λ_N。设定谐振波长值为λ₁的超原子单元101对应纳米结构单元F₁，谐振波长为λ₂的超原子单元101对应纳米结构单元F₂，设定谐振波长值为λ_N的超原子单元101对应纳米结构单元F_N。F₁到F_N针对各自对应的设定谐振波长值λ₁到λ_N的焦距相同。

如图5所示，分光系统100与面阵探测器120之间采用粘胶121连接时，由于超原子单元的衍射在面阵探测器上出现衍射圆环122，且相邻区域对光的探测会出现串扰。

如图6所示，超原子单元101和面阵探测器120之间采用单个透镜123连接时，由于透镜色散特性的存在，单一的透镜很难对宽波段实现消色差，导致不同波长的光(λ₁、λ₂、λ₃、λ₄)聚焦不在一个平面上，不利于面阵探测器120上光强探测。

本实施例的基本原理如下：

每个超原子单元对一个设定谐振波长值λ_i，针对该设定谐振波长值λ_i设计具有焦距为f的纳米结构单元，纳米结构单元的面积和超原子单元的面积相同，且一一对应。本实施例在分光系统与面阵探测器之间采用针对不同波长的等焦距纳米结构单元，解决分光系统对光的衍射导致面阵探测器上相邻区域测试光强发生串扰的问题，使每个超原子单元所对应的设定谐振波长值的光通过对应的纳米结构单元以后被聚焦在面阵探测器的表面。如此既解决了超原子单元之间的衍射问题，又解决了单个透镜连接方式带来的焦距不一致的问题。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。