波长选择器：光电检测应用的利器

波长选择器，即单色仪，是一种能够自动调节或手动调节输出波长的分光仪器。在光谱分析和光谱特性测量过程中，单色仪能输出一系列独立的、光谱区间足够窄的单色光，且所输出单色光的波长可以根据需要进行连续调节。

波长选择器的原理是借助光栅、滤光片、声光衍射等分光元件将复色光分成波长单一的光。滤波片型波长选择器是利用干涉原理使特定光谱范围的光通过，由多层滤光薄膜组成。光栅型波长选择器利用光栅进行分光，并记录通过特殊狭缝的特定波长光波，从而实现对光的筛选作用。声光可调谐滤波器是根据各向异性双折射晶体声光衍射原理而制成的一种新型分光器件，主要由声光晶体，超声换能器和声吸收体构成。不同种类的波长选择器各有优点，可以根据被测物质的特性、调制范围、带宽调节精度等方面考虑选择合适的波长选择器。

对于设计高精密和准确度的物质分析过程来说，获得单波长辐射是不可缺少的手段。借助波长选择器，光谱测试系统能够更准确地研究物质的辐射特性、光与物质的相互作用以及物质的微观结构。因此，波长选择器适用于高校科研研究、食品质量监控、生物医学研究、细胞分析、天体与空间物理观测等多个领域。

波长选择器原理

虹科波长选择器是一种特殊的紧凑型分光设备，能够自动或手动实现对光源的输出中心波长或输出带宽的双调节。实现双调谐的关键是独特的“TwinFilm”专利技术，两个可调谐滤光片允许单独进行角度调节，这样既可以实现中心波长的调节，也可以实现带宽的调节。

与其他同类的波长调谐器相比，虹科波长选择器有明显的技术优势。与AOTF相比，虹科波长选择器在波长调节的过程中，无光轴偏移；与单色仪出口为狭缝相比，虹科波长选择器的出口为直径可达10mm的通光孔，且95%的区域为均匀出光。

TwinFilm专利技术

虹科波长选择器具有优异的性能，在255-1650 nm宽波段范围下能够实现波长调谐，并且还能够实现带宽（3-15 nm）的平滑调节，在调谐过程中无光束偏差或偏离。最大直径为10mm的圆形孔径提供充分且均匀的出光，紧凑型的器件设计易于简单易用的产品集成。虹科波长选择器具有广泛的应用范围和巨大的市场前景，可代替单色仪、AOTF等用于荧光显微镜、高光谱成像、生命科学仪器、机器视觉、实验室研究、光源检测、高光谱成像等多个领域。

波长选择器应用案例

1. 虹科可调谐光谱测试解决方案

虹科可调谐光谱测试解决方案是一个自组装的完整可调谐光谱测试系统，如上图所示。核心部件包括Migthy light光源、FWS-mono波长选择器和SP光纤光谱仪三大部分，其余配件包括准直管、平板电脑（用于软件控制和光谱探测分析）、光纤、控制软件、电源适配器。

Migthy Light是一款紧凑型的白光光源，光谱范围350~2500nm，具有独特的低噪声输出，输出功率可达2W。

FWS-mono波长选择器是款基于专利的TwinFilm™技术的可调波长选择器，能够实现波长和带宽的双调谐，通过USB接口传输控制，具有消光和优秀的传输性能。其中心波长调节范围可宽至~500nm，带宽调节范围3~15nm。

SP微型阵列光谱仪具有最先进的探测性能和紧凑的外形尺寸，探测范围可覆盖200-1050 nm，信噪比高，是紫外线/VIS/近红外光谱分析的理想选择

虹科可调谐光谱测试解决方案能够自动化地进行不同波长的光谱测试，可用于实验室光谱研究、光源探测、机器视觉、高精度物理化学实验。Migthy Light光源能够输出350~2500nm的光，通过预对准固定件将光输出进行均匀化和准直，准直光与FWS波长选择器组合，生成可调谐的单色光，并照射待测物质。SP光谱仪探测与物质产生作用的光，生成光谱图，进行光谱分析。

2. 高光谱成像

FWS聚合物可以有效地应用于成像检测领域。通过多种配件和各种成像仪器（如相机、镜头）的组合，可以根据目标尺寸实现宏观和微观高光谱成像。

此外，它还可以连接到商用荧光显微镜，以执行高光谱成像。通过连接到显微镜的发射端口，在高光谱成像期间同时监测发射强度和宽场光谱图像。

整个目标的图像（1）、亮场图像（2）和用三种不同波长获得的高光谱图像（3-5）

3. 显微镜高光谱成像

柔性波长选择器FWS）是一种用于照明和成像的新型可调谐滤波器，可以与商业显微镜和研究相机一起使用，以建立光谱成像设置。光源作为激发光源，物体经显微镜后激发荧光，用发射滤光片滤除激光后，荧光信号经波长选择器调制选择波长，成像在CCD上，CCD获取的是特定波长下的荧光图像

用Alexa 488 Phalloidin FWS染色的BPAE细胞的宽场光谱图像，在a）500 nm、b）520 nm和c）550 nm周围进行了调整。比例尺：5 mm

Alexa 488的发射光谱。灰色条定量表示荧光。排放比为0.3:1:0.4（从左到右）

从上图可以看出，当发射范围设置为520nm时，可以获得最佳图像。通过使用灵活波长选择器（FWS），可以找到荧光检测的最佳波长范围。此外，FWS可用于将普通商业荧光显微镜转换为光谱成像显微镜

4. 生物荧光显微成像

任何显微光源，如激光器、卤素灯、汞灯、连续光源和等离子光源，均可用于FWS选择器。发射波长和激发波长的选择都可通过FWS选择器实现。

波长选择器与显微镜的组合

这些特性对于多重标记的多色荧光成像非常有用。在用不同的荧光团标记细胞的不同部分后，可以使用FWS选择器进行同时成像。下图显示了分别标记有DAPI（细胞核）、CMFDA绿（胞浆）和线粒体深红色FM（线粒体）的固定HeLa细胞的荧光图像。无需三种滤波器组或单色仪耗时扫描，可使用FWS多边形同时进行三色成像。

使用不同染色剂标定的HeLa细胞的荧光图像

5. 偏振成像

光学检测蛋白质结构变化的能力在药物发现和医学诊断中具有深远的重要性。它使我们能够更好地理解分子和蛋白质之间的相互作用。

当蛋白质与其他分子相互作用时，它会改变形状。手性等离子体传感可用于利用这种特性与蛋白质结合，特别是在血液中的疾病标志物，以诊断患者。

Karimullah博士利用这项技术创造一种新的叫做手性等离子体分析(CPA)的技术，这种技术可以通过使用实验室外的桌面仪器在一次测试中检测多种疾病标记物，从而实现快速的医疗诊断。该仪器需要快速的波长扫描，能够在新型一次性等离子体传感器上执行成像偏振测量和反射率测量，。

FWS自动柔性波长选择器是极偏振成像的优秀组件，因为它们具有高功率传输，快速波长变化和锐利的窄带单色输出。使用FWS-Auto自定义构建的偏振成像系统，Karimullah博士可以在不到5分钟的时间内对传感器芯片进行偏振测量，从涂有各种蛋白质的纳米结构上提供二维表面的偏振测量数据，这使得CPAs能够检测传感器上方空间定位的不同蛋白质的多重相互作用。

用于生物传感的多个纳米结构阵列的高光谱测量

6. 光源准直

对于一些宽谱白光光源来说，输出光谱的单色性和准直性较差。可以使用FWS波长选择器对输出光源进行准直校准。从数据可以看出，校准后的输出光具有很好的准直性和光聚集性。

波长选择器对光源的准直效果 
 

审核编辑 黄昊宇