該儀器按功能可分為光功率計、穩定光源、光時域反射儀(OTDR)、故障定位儀四大類，其中OTDR能通過單端測試實現光纖跨度、接續點及故障點的可視化分析。在電子測量儀器分類中屬于專用測試設備，廣泛應用于5G通信、航空航天等領域，需滿足-18℃至50℃的工作溫度及通用電池供電等嚴苛條件。典型技術參數包含650nm至1550nm工作波長、±0.01dB分辨率功率測量能力，以及3-4km故障定位范圍。

　　在現代光學測試系統中，光纖光譜儀幾乎成了實驗室和工業現場的“標配”。無論是在食品安全檢測、生物醫藥分析，還是在半導體檢測、環境監測、科研教學中，我們總能看到它的身影。但很多人對它的理解，可能還停留在“就是用來測光的一個儀器”這一步。其實，它背后隱藏的，是一套高度集成、精密設計的光學系統。而一根看似普通的光纖，則是它連接外部世界的“眼睛”。

　　什么是光纖光譜儀?從字面上理解，它是一種基于光纖輸入的光譜分析設備。相較于傳統的臺式光譜儀，光纖光譜儀體積更小、響應更快、可擴展性更強，能通過光纖探頭靈活采集現場光信號，傳輸到內部系統進行分光與分析。它的最大優勢就在于——“把采樣端和分析端分離”，大大拓寬了使用場景。

　　核心結構：分光系統+探測系統+光纖接口，要真正理解它的原理，我們必須從內部結構說起。

　　1. 入射光系統：光纖耦合

　　最前端，是一根光纖。它既是探頭，又是入射通道。環境中的反射光、透射光或自發光信號，通過這根光纖傳輸進入光譜儀。光纖不僅提供靈活采樣能力，還可通過準直器將發散的光線轉換為平行光，為后續的分光做好準備。

　　2. 分光系統：核心是光柵

　　準直后的光線進入一個核心部件——衍射光柵。光柵是用來把復合光分解成各個波長的關鍵單元，不同波長的光線會被衍射到不同角度。這一步，決定了儀器的“光譜分辨率”與“波長范圍”。目前主流設計大多采用Czerny-Turner結構的光路方案，通過兩個反射鏡和一個可調式光柵實現光線的高效分離與聚焦，形成良好的光譜圖像。

　　3. 探測系統：線性CCD或CMOS陣列

　　被光柵分離后的各波長光信號，會投射到線性CCD或CMOS陣列上，每個像素點對應一個波長段。探測器將光信號轉換為電信號，并通過A/D轉換器傳送給主控電路處理，最終呈現在軟件端的就是“光譜圖”。值得一提的是，探測器的響應范圍和靈敏度對整個儀器性能起到決定性作用，尤其是在弱光檢測中。

　　為何光纖光譜儀越來越受歡迎?·靈活性高：采樣頭可自由布置，適合復雜現場·響應速度快：毫秒級響應，適用于在線檢測·體積小巧：便攜性好，易于嵌入到各種系統中·可拓展性強：通過更換探頭，實現多功能應用(熒光、拉曼、反射、透射等)這也是為什么它在工業自動化、生化檢測、農業分析等領域逐步替代傳統臺式光譜儀的原因。總結一下原理鏈路1.采樣：通過光纖接收目標光信號2.準直：透鏡系統將光線轉為平行光3.分光：光柵將復合光分解為各個波長4.聚焦：鏡頭將各波長聚焦到探測器上5.探測：CCD/CMOS陣列記錄光譜強度并轉為數據6.輸出：軟件呈現出完整的光譜曲線每一步，都是工程師不斷優化精度與速度的結果。

　　定義與核心作用：光譜分析的“靈活觸手”，簡單來說，光纖光譜儀是一種利用光學原理對物質成分與結構進行定性和定量分析的精密儀器。其核心功能在于：捕獲樣品發出的光信號(如吸收、發射或散射光)，并將其分解成不同波長的光譜成分，最終轉化為可供解讀的數據圖譜。與傳統固定光路的光譜設備相比，光纖光譜儀的革命性在于引入了柔性光導纖維。這如同為光譜分析裝上了靈活的“觸手”，使得儀器主體(包含核心分光和探測部件)可以遠離被測樣品或惡劣環境(如高溫、高壓、危險區域)，只需通過光纖進行光信號的遠程傳輸。這一特性極大地拓展了光譜分析的應用場景和便捷性。

　　核心原理拆解：從光線到數據的旅程光纖光譜儀實現其功能，依賴于三個緊密協作的核心環節：光信號采集：光纖的耦合與傳輸起點： 過程始于樣品與光的相互作用。待測樣品可能被外部光源(如激光、氙燈)激發產生熒光或拉曼散射光，也可能直接透射或反射光源光。關鍵角色：光纖探頭/耦合器： 一個包含特殊光學元件(如透鏡、反射鏡)的探頭，負責高效地收集樣品發出的光信號。柔性通道：光纖： 收集到的光信號被耦合進入一根或多根光纖中。光纖的核心由高透明材料(如石英)制成，利用全反射原理，將光信號幾乎無損耗、低失真地長距離傳輸到光譜儀的內部核心部件。這是實現儀器便攜性和遠程檢測能力的物理基礎。

　　分光機制：色散元件分解光譜入口：入射狹縫： 傳輸過來的光首先通過一個非常狹窄的入射狹縫。狹縫的作用是控制進入儀器的光通量，并初步定義光譜的分辨率(狹縫越窄，理論分辨率越高)。核心分光器：光柵或棱鏡： 穿過狹縫的光束照射到核心色散元件上。目前主流光纖光譜儀多采用平面反射式衍射光柵。光柵表面刻有大量精密、等間距的平行刻線。色散過程： 當復合光(包含多種波長)照射到光柵上時，不同波長的光會因為衍射角度不同而被分散開(類似彩虹形成的原理)。經過光柵反射后，原本混合在一起的各種波長的光，在空間上被分離，按照波長順序(如從紅光到紫光)排列開，形成一條連續的光譜帶。

　　信號轉換：探測器捕捉與光電轉化，空間定位的譜線： 被色散開的、按波長順序排列的光譜帶，會投射到一個特定的平面上(焦平面)。

　　光電傳感器陣列： 位于該焦平面上的是一個光電探測器陣列，最常見的是電荷耦合器件(CCD)或互補金屬氧化物半導體(CMOS) 圖像傳感器。這些探測器由成千上萬個微小的、獨立的感光單元(像素)排列組成。光電轉換與數字化： 每個像素點負責接收并測量照射到它位置上的特定波長(或窄波段)光的強度。探測器將這些光信號轉換成與之成正比的電信號(通常是電荷)。這些電信號隨后被讀出電路逐像素讀取，并經過模數轉換器(ADC) 轉換為數字信號。

　　光譜分析實現流程：步步為營，了解了核心部件原理，我們串聯起來看光纖光譜儀完成一次光譜分析的具體步驟：樣品光采集與傳輸：光纖探頭收集樣品發出的特征光信號。光信號通過柔性光纖高效傳輸至光譜儀主機的入射狹縫。分光與空間分離：光通過狹縫進入，形成一束細光。這束光照射在光柵(或棱鏡)上。色散元件將復合光分解，不同波長光以不同角度反射/折射。不同波長的光在探測器焦平面上被精確地空間分離，形成光譜分布。并行探測與數據輸出：探測器陣列(如CCD/CMOS)上不同位置的像素點同時接收對應波長的光強。所有像素點并行工作，瞬間完成整個光譜范圍的光強測量。探測器將各波長的光強信息轉換為電信號，再數字化。數字化后的光譜數據(波長-強度對應關系)傳輸到計算機。專用光譜分析軟件接收數據，進行處理(如暗電流扣除、平場校正、光譜平滑)，最終繪制并顯示直觀的光譜圖(橫軸波長，縱軸光強度)。