CN100478738C - 可调谐激光滤光器 - Google Patents

Abstract

一种可调谐激光滤光器，其特征在于，该滤光器包括：一底板；一平面光栅，该平面光栅置于底板上；一平面光栅转动装置，该平面光栅转动装置置于底板上、平面光栅的下方并控制平面光栅转动的角度；一反射镜，该反射镜置于底板上、平面光栅的上方；一入口狭缝，该入口狭缝置于底板的一侧边、与平面光栅的位置平行；一出口狭缝，该出口狭缝置于底板的另一侧边、与反射镜平行。

Description

可调谐激光滤光器

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，特别是激光拉曼光谱及荧光光谱测试中纯化激光器激光线和去除激光器激光线波长周围的等离子线和荧光背景。

背景技术

激光拉曼光谱及荧光光谱是表征物质性质的重要手段，与此相关的光谱测试设备主要包括激光器，光谱仪和探测器。由于气体激光器的激光线含有很多等离子线，可调谐激光器输出的激光线也伴随有较强的荧光背景。通常拉曼信号和荧光信号的强度都比较弱，激光器很强的等离子线和荧光背景将严重干扰所测的拉曼信号和荧光信号。如何纯化激光器的激光线和去除激光器激光线附带的等离子线和荧光背景，是光谱测试技术的一项重要工作。

通常，实验工作者利用激光干涉滤光片来纯化激光器的激光线。对每一条激光线，就必须配备工作在相应波长的激光干涉滤光片。带宽越小的激光干涉滤光片价格越贵。另外，激光干涉滤光片还存在一个工作波段，在工作波段范围外的信号将被干涉滤光片截止而造成此范围信号的损失。对于可调谐激光器而言，配备数目众多的激光滤光片也是不现实的。

另外一种方法就是利用单色仪来纯化激光器的激光线。由于单色仪使用球面反射镜或球面光栅，使用时必须用凸透镜把激光聚焦到单色仪的入口狭缝，激光经过单色仪后还要利用凸透镜把激光信号变成平行激光。这样，在操作上非常麻烦，而且，单色仪的价格非常贵。

如何寻找一个价格便宜，方便适用，而且波长可调谐的激光滤光器来纯化激光器激光线和去除激光器激光线波长周围的等离子线和荧光背景，是激光拉曼光谱及荧光光谱测试期待解决的一个重要问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可调谐激光滤光器，其可去除激光器的一系列激光线波长附近的等离子线和荧光背景；可应用于激光拉曼光谱及荧光光谱测试等技术中。

本发明一种可调谐激光滤光器，其特征在于，该滤光器包括：

一底板；

一平面光栅，该平面光栅置于底板上；

一平面光栅转动装置，该平面光栅转动装置置于底板上，并置于平面光栅的下方，该平面光栅转动装置控制平面光栅转动的角度；

一反射镜，该反射镜置于底板上，并置于平面光栅的上方；

一入口狭缝，该入口狭缝置于底板的一侧边，并与入射到平面光栅的入射光平行；

一出口狭缝，该出口狭缝置于底板的另一侧边，并与反射镜反射的光平行。

其中平面光栅转动装置为一蜗轮与蜗杆。

其中平面光栅的转动由手动或电动控制。

其中入口狭缝和出口狭缝的宽度由手动或电动控制。

其中反射镜镀有一层金属膜。

其中反射镜所镀的金属膜，在可见光范围内镀铝膜，在近红外范围内镀金膜。

本发明可应用于激光拉曼光谱及荧光光谱测试等技术中。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细说明如后，其中：

图1是可调谐激光滤光器的结构简图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明一种可调谐激光滤光器，该滤光器包括：

一底板1；

一平面光栅2，该平面光栅2置于底板1上，该平面光栅2的转动由手动或电动控制；

一平面光栅转动装置3，该平面光栅转动装置3置于底板1上、平面光栅2的下方并控制平面光栅2转动的角度，该平面光栅转动装置3为一蜗轮与蜗杆(图未示)或其他可以达到调整平面光栅2转动的装置；

一反射镜4，该反射镜4置于底板1上、平面光栅2的上方，该反射镜4镀有一层金属膜，该反射镜4所镀的金属膜，在可见光范围内镀铝膜，在近红外范围内镀金膜；

一入口狭缝5，该入口狭缝5置于底板1的一侧边、与平面光栅2的位置平行；

一出口狭缝6，该出口狭缝6置于底板1的另一侧边、与反射镜4平行，该入口狭缝5和出口狭缝6的宽度由手动或电动控制。

实施例

图1是我们设计的可调谐激光滤光器的结构简图之一。该可调谐激光滤光器包括底板1、平面光栅2、平面光栅转动装置3、反射镜4、入口狭缝5和出口狭缝6。将反射镜4和平面光栅2及其转动装置3安放在底板1上。

含有激光的入射光信号由入口狭缝5射入，直接入射到平面光栅2上，反射镜4再把经平面光栅2衍射分离出的激光信号反射到出口狭缝6。

可调谐激光滤光器在激光波长λ处的带宽由平面光栅2到出口狭缝6的距离为L、平面光栅刻线的间隔为d和出口狭缝6的缝宽D决定，即

$\mathrm{\Δ\λ}\≈d\sqrt{1-\frac{\mathrm{\λ}}{2d}}\frac{D}{L}$

通过转动平面光栅2的角度，让不同波长的激光信号依次通过出口狭缝6，就可以分别去除激光器一系列激光线周围的等离子线和荧光背景而实现激光滤光器的波长可调谐性。由于激光器的光束直径通常小于3毫米，如果选择可调谐激光滤光器平面光栅的刻线为1800gr/mm刻线，光栅中心到出口狭缝6的光程为150毫米，出口狭缝为3毫米，可调谐激光滤光器在He-Ne激光器632.8纳米处的带宽就可达到7纳米，而在氩离子激光器488纳米处的带宽可达到8纳米。

本发明的图1设计实例仅用了一块反射镜和平面光栅，相对一般的光谱仪而言，少了很多光学元件，这就提高了激光滤光器的透过率。选择合适镀膜的反射镜和光栅，可调谐激光滤光器的激光透过率可以更高。

本发明的图1设计实例的入射激光和出射激光方向在同一方向，使得可调谐激光滤光器具有插入式使用方式的功能，基本不需要光路调节，比起一般的光谱仪操作更方便。

因此，我们设计了透过率高，操作方便，波长可调谐的激光滤光器。此可调谐激光滤光器造价便宜，十分有利于在普通实验室推广使用。

Claims (1)

1。一种可调谐激光滤光器，其特征在于，该可调谐激光滤光器包括：

一底板；

一平面光栅，该平面光栅置于该底板上；

一平面光栅转动装置，该平面光栅转动装置为一蜗轮与蜗杆，该平面光栅转动装置置于该底板上，并置于该平面光栅的下方，该平面光栅转动装置控制该平面光栅转动的角度，该平面光栅的转动由手动或电动控制；

一反射镜，该反射镜置于该底板上，并置于该平面光栅的上方，该反射镜镀有一层金属膜，该反射镜所镀的金属膜，在可见光范围内镀铝膜，在近红外范围内镀金膜；

一入口狭缝，该入口狭缝置于该底板的一侧边，并与该平面光栅平行；

一出口狭缝，该出口狭缝置于该底板的与该一侧边相对的另一侧边，并与该反射镜平行；

该入口狭缝和该出口狭缝的宽度由手动或电动控制。