一種基于光纖分束器的新型拉曼探頭制造技術

本實用新型專利技術公開了一種基于光纖分束器的新型拉曼探頭，它涉及光學設備技術領域；激發光從輸入光纖進入探頭，經過準直透鏡變為平行光，然后依次通過窄帶通濾光片、雙色鏡、會聚透鏡和保護窗口，會聚透鏡將激發光聚焦于被測樣品，被測樣品產生的拉曼散射光連同瑞利散射光一起反方向透過保護窗口進入探頭，由會聚透鏡收集并準直，再依次經過雙色鏡和反射鏡的兩次90度光束轉折后通過長波通濾光片濾除瑞利散射光，所剩的拉曼散射光由耦合透鏡會聚進入收集光纖，經過分束器平均分配到輸出光纖束中，輸出光纖束的末端在密排模塊上排列成直線后與光譜儀的狹縫進行對接；本實用新型專利技術采用光纖分束器有效提高了探頭到光譜儀的能量耦合效率，且結構簡單，易于小型化。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及光學設備
，具體涉及一種基于光纖分束器的新型拉曼探頭。
技術介紹
拉曼效應由印度物理學家拉曼發現，指光波在被散射后頻率發生變化的現象。光照射到物質上發生彈性散射和非彈性散射，彈性散射的散射光是與激發光波長相同的成分(瑞利散射光)，非彈性散射的散射光有比激發光波長長和短的成分(拉曼散射光)，拉曼光譜分析方法是對與激發光頻率不同的散射光譜進行分析，以得到分子振動、轉動方面的信息，并應用于分子結構研宄的一種分析方法，散射光頻率的變化取決于散射物質的特性，不同原子團振動的方式是唯一的，因此可以產生特定頻率的散射光，其光譜就稱為“指紋光譜”，可以照此原理鑒別出組成物質的分子種類。因此，拉曼光譜分析被廣泛應用于生物、礦物、化學物質的鑒定與檢測。基于拉曼光譜分析技術的拉曼光譜儀在食品安全、生物醫藥、公共安全、材料科學、珠寶鑒定、地質探礦、環境檢測等領域具有良好的應用前景。拉曼探頭是拉曼光譜儀的關鍵器件，用于傳導激發光束、收集拉曼光譜。由于物質的拉曼散射信號很弱，其信號強度是瑞利散射信號強度的百萬分之一。因此，為提高拉曼光譜檢測的精度和靈敏度，拉曼探頭一方面需要盡可能阻止瑞利散射光進入光譜儀，另一方面需要盡可能的提高拉曼散射信號的收集、利用效率。目前，減小瑞利散射的影響主要依靠高品質的濾光片。對于如何有效提高拉曼光譜的收集、利用效率，較常見的方法是在輸出端用由多根光纖捆綁組成的光纖束，代替單根光纖來增大收集面積，或是采用多個收集通道，通過多角度、多通道來提高拉曼散射的收集效率。以上兩種方法在與光譜儀的狹縫對接時，通過將多根光纖排列成與光譜儀狹縫對應的直線，比單獨采用一根接收光纖直接對接光譜儀的狹縫，可以顯著提高拉曼信號的利用效率，從而提高拉曼檢測的靈敏度，但是想要獲得較大的收集面積，需要將被測樣品的激發區域放大，與之相應的會聚透鏡和耦合透鏡的焦距都要隨之增大，必將會增大整個探頭的體積，而多通道多角度的收集方式明顯也不利于系統的小型化，其裝配調試也更加復雜。
技術實現思路
本技術的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種結構簡單、設計合理、使用方便的一種基于光纖分束器的新型拉曼探頭。為了解決
技術介紹
所存在的問題，本技術的一種基于光纖分束器的新型拉曼探頭，它包括輸入光纖、準直透鏡、窄帶通濾光片、雙色鏡、會聚透鏡、保護窗口、反射鏡、長波通濾光片、耦合透鏡、收集光纖、分束器、輸出光纖束、密排模塊；激光器的輸出光纖與輸入光纖對接，輸入光纖的右側依次設置有準直透鏡、窄帶通濾光片、雙色鏡、會聚透鏡、保護窗口，保護窗口的一側設置有被測樣品，雙色鏡的下側設置有反射鏡，反射鏡的左側依次設置有長波通濾光片、耦合透鏡、收集光纖，收集光纖與分束器連接，分束器通過輸出光纖束與密排模塊連接，密排模塊與光譜儀配合；激發光從輸入光纖進入探頭，經過準直透鏡變為平行光，然后依次通過窄帶通濾光片、雙色鏡、會聚透鏡和保護窗口，會聚透鏡將激發光聚焦于被測樣品，被測樣品被激發光激發后發生拉曼散射，所產生的拉曼散射光連同瑞利散射光一起反方向透過保護窗口進入探頭，由會聚透鏡收集并準直，再依次經過雙色鏡和反射鏡的兩次90度光束轉折后通過長波通濾光片濾除瑞利散射光，所剩的拉曼散射光由耦合透鏡會聚進入收集光纖，經過分束器平均分配到輸出光纖束中，輸出光纖束的末端在密排模塊上排列成直線后與光譜儀的狹縫進行對接。作為優選，所述的準直透鏡、窄帶通濾光片、雙色鏡、會聚透鏡、保護窗口共軸放置構成激發光路；反射鏡、長波通濾光片、耦合透鏡共軸放置構成收集光路；激發光路與收集光路平行設置；雙色鏡與激發光路成45度夾角設置，反射鏡與收集光路成45度夾角設置，且雙色鏡與反射鏡垂直對應。作為優選，所述的輸入光纖可以是單根光纖，也可以是由多根光纖組成的光纖束。作為優選，所述的準直透鏡、會聚透鏡和耦合透鏡可以是球面透鏡、非球面透鏡、球透鏡、自由曲面透鏡、自聚焦透鏡，或是由多種透鏡組成的鏡組。作為優選，所述的窄帶通濾光片對激發光具有高透過率，對輸入光纖產生的拉曼散射光以及被測樣品產生的拉曼散射光具有低的透過率。作為優選，所述的雙色鏡對激發光具有高透過率，對被測樣品產生的拉曼散射光具有尚反射率。作為優選，所述的保護窗口對探頭光路進行密封和保護，并鍍有對激發光和被測樣品產生的拉曼散射光都具有高透過率的增透膜。作為優選，所述的反射鏡對被測樣品產生的拉曼散射光具有高反射率，對激發光具有低反射率。作為優選，所述的長波通濾光片對被測樣品產生的拉曼散射光具有高透過率，對激發光具有低透過率。作為優選，所述的分束器用于將收集光纖中的拉曼散射光平均分配到輸出光纖束中，輸出光纖束中光纖的芯徑和數值孔徑小于收集光纖的芯徑和數值孔徑。作為優選，所述的密排模塊由刻有微槽的底板和蓋板組成，用于將輸出光纖束準確地排列成一直線。作為優選，所述的輸出光纖束在排列前，光纖端面的涂覆層被剝離，只保留纖芯和包層，且鍍有對被測樣品產生的拉曼散射光具有高透過率的增透膜。本技術的有益效果是:直接用單根光纖收集拉曼散射光信號，再通過光纖分束器平均分配到光纖束中，然后將光纖束在密排模塊上排列成一條直線與光譜儀的狹縫對接，這樣不需要額外增加拉曼散射光的收集面積，使探頭的體積小巧，便于集成，同時，作為輸出端的光纖束的芯徑和數值孔徑均要比收集光纖的芯徑和數值孔徑小，對比僅使用單根同規格收集光纖對接光譜儀狹縫的方法，可以有效提高探頭到光譜儀的能量耦合效率，并且，光纖分束器是一種成熟器件，在光通訊領域、大功率泵浦光合束、測量用的儀器儀表中都有著廣泛的應用，在市場上容易取得。【附圖說明】圖1為本技術的光路原理不意圖。圖2為本技術中密排模塊的結構示意圖。圖3為本技術中光譜儀狹縫切割光纖纖芯截面示意圖。附圖標記說明:101-激光器；102-輸入光纖；103-準直透鏡；104-窄帶通濾光片；105-雙色鏡；106-會聚透鏡；107-保護窗口 ； 108-被測樣品；109-反射鏡；110-長波通濾光片；111-耦合透鏡；112-收集光纖；113-分束器；114-輸出光纖束；115-密排模塊；116-光譜儀。【具體實施方式】下面結合附圖對本技術作進一步的說明。為了使本技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及【具體實施方式】，對本技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的【具體實施方式】僅用以解釋本技術，并不用于限定本技術。如圖1-2所示，本【具體實施方式】采用如下技術方案:它包括輸入光纖102、準直透鏡103、窄帶通濾光片104、雙色鏡105、會聚透鏡106、保護窗口 107、反射鏡109、長波通濾光片110、耦合透鏡111、收集光纖112、分束器113、輸出光纖束114、密排模塊115 ；激光器101選用光纖輸出的窄線寬半導體激光器當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于光纖分束器的新型拉曼探頭，其特征在于：它包括輸入光纖、準直透鏡、窄帶通濾光片、雙色鏡、會聚透鏡、保護窗口、反射鏡、長波通濾光片、耦合透鏡、收集光纖、分束器、輸出光纖束、密排模塊，激光器的輸出光纖與輸入光纖對接，輸入光纖的右側依次設置有準直透鏡、窄帶通濾光片、雙色鏡、會聚透鏡、保護窗口，保護窗口的一側設置有被測樣品，雙色鏡的下側設置有反射鏡，反射鏡的左側依次設置有長波通濾光片、耦合透鏡、收集光纖，收集光纖與分束器連接，分束器通過輸出光纖束與密排模塊連接，密排模塊與光譜儀配合。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉玉鳳，馬寧，陸怡思，白永剛，周穎，張達，
申請(專利權)人：北京杏林睿光科技有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11