CN108240980A - 光纤探针拉曼系统 - Google Patents

Abstract

一种光纤探针拉曼系统，涉及光谱检测技术领域，所解决的是现有系统探测范围窄的技术问题。该系统包括光栅光谱仪、窄线宽激光光源、光纤探针；所述光纤探针包括输入光纤、第一准直透镜、波长净化光栅、第一耦合透镜、聚焦透镜、第二准直透镜、陷波光栅、第二耦合透镜、输出光纤；系统的激发光路从窄线宽激光光源出发，依次经输入光纤、第一准直透镜、波长净化光栅、第一耦合透镜、聚焦透镜，到达聚焦透镜的聚焦点；系统的检测光路从聚焦透镜的聚焦点出发，依次经聚焦透镜、第二准直透镜、陷波光栅、第二耦合透镜、输出光纤，到达光栅光谱仪。本发明提供的系统，探测范围宽，使用场合广泛。

Description

光纤探针拉曼系统

技术领域

本发明涉及光谱检测技术，特别是涉及一种光纤探针拉曼系统的技术。

背景技术

入射光子将电子激发到一个高能态，电子随即跃迁到一个低能态，同时发射出散射光子。若电子的初态与末态的能级相同，那么散射光子与入射光子能量相等，称为瑞利散射；若电子初态与末态能级不同，那么散射光子与入射光子能量不同，称为拉曼散射。末态能级高于初始能级时，为斯托克斯拉曼散射；末态能级低于初始能级时，为反斯托克斯拉曼散射。拉曼光谱是一种振动谱形式，即能量跃迁产生于分子的振动。因为振动与官能团相关，当跃迁能量描绘成谱图时，可用来识别分子，被称为分子指纹。

现有拉曼光谱测量系统一般包括激光光源、光收发探头、光谱仪，激光光源作为拉曼信号的激发光源，光收发探头中设置有滤光片，激发光在光收发探头内经滤光片滤波后，通过聚焦透镜聚焦照射到被测样品表面，再通过聚焦透镜收集拉曼信号光，并采用滤光片滤波后送入光谱仪，光谱仪用来色散拉曼信号光，探测不同波长处拉曼信号强度。

现有拉曼光谱测量系统的缺陷在于:

由于光收发探头模块内部滤光片使用的都是多层介质膜，受制于膜层材料、膜的结构、镀膜工艺的限制，这些滤光片性能曲线的上升或者下降沿都比较缓慢，并且OD数较低，一般只能做到10-6，这些都导致了低波数（200cm-1以下）范围内的拉曼信号被掩盖，无法有效的进行探测，其探测范围较窄，而且探头的尺寸也较大，可使用场合也受到了限制。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种探测范围宽的光纤探针拉曼系统。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种光纤探针拉曼系统，包括光栅光谱仪、窄线宽激光光源、光纤探针，其特征在于：

所述光纤探针包括输入光纤、第一准直透镜、波长净化光栅、第一耦合透镜、聚焦透镜、第二准直透镜、陷波光栅、第二耦合透镜、输出光纤；

该系统具有两条光路，其中的一条光路为激发光路，另一条光路为检测光路；

所述激发光路的光路结构为：从窄线宽激光光源出发，依次经输入光纤、第一准直透镜、波长净化光栅、第一耦合透镜、聚焦透镜，到达聚焦透镜的聚焦点；

所述检测光路的光路结构为：从聚焦透镜的聚焦点出发，依次经聚焦透镜、第二准直透镜、陷波光栅、第二耦合透镜、输出光纤，到达光栅光谱仪。

本发明提供的光纤探针拉曼系统，在光纤探针中采用波长净化光栅、陷波光栅实现滤波，相对传统滤光片滤波的方式，具有探测范围宽的特点。

附图说明

图1是本发明实施例的光纤探针拉曼系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的光纤探针拉曼系统中的光纤探针的结构示意图；

图3是本发明实施例的光纤探针拉曼系统中的光栅光谱仪的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围，本发明中的顿号均表示和的关系。

如图1-图2所示，本发明实施例所提供的一种光纤探针拉曼系统，包括光栅光谱仪3、窄线宽激光光源1、光纤探针2，其特征在于：

所述光纤探针包括输入光纤20、第一准直透镜21、波长净化光栅22、第一耦合透镜23、聚焦透镜24、第二准直透镜25、陷波光栅26、第二耦合透镜27、输出光纤28；

该系统具有两条光路，其中的一条光路为激发光路，另一条光路为检测光路；

所述激发光路的光路结构为：从窄线宽激光光源1出发，依次经输入光纤20、第一准直透镜21、波长净化光栅22、第一耦合透镜23、聚焦透镜24，到达聚焦透镜24的聚焦点；

所述检测光路的光路结构为：从聚焦透镜24的聚焦点出发，依次经聚焦透镜24、第二准直透镜25、陷波光栅26、第二耦合透镜27、输出光纤28，到达光栅光谱仪3。

如图3所示，本发明实施例中，所述光栅光谱仪3为现有技术，是一种光谱分析设备，光栅光谱仪3包括狭缝器件31、信号光反射镜32、反射式闪耀平场光栅33、反射聚光镜34、图像传感器35；

本发明实施例中，所述窄线宽激光光源1为现有技术，用于发射特定波长的激光，如波长为532nm、785nm、1064nm的激光，其发射的激光作为拉曼信号的激发光通过输入光纤20进入光纤探针；

本发明实施例中，所述波长净化光栅22、陷波光栅26均为现有技术，净化光栅22能将入射激光束的中心波长极窄范围内的光衍射，而滤除自发辐射的ASE等杂波光，产生很纯净的激光；陷波光栅26能反射激发波长中心很窄范围的光，而同时通过激发波长以外的光，从而滤除残余的激发光信号，使纯净的拉曼信号光通过；

本发明实施例的工作原理如下：

将样品置于聚焦透镜24的聚焦点，窄线宽激光光源1发射的激发光经过输入光纤20进入光纤探针2，经第一准直透镜21准直后入射到波长净化光栅22，波长净化光栅22仅反射极窄的激发光波长中心范围的光，从而滤除掉激发光源内的ASE光，净化后的激发光被第一耦合透镜23再次耦合进光纤传输，最后由聚焦透镜24聚焦成很小的点照射到样品上，从而激发出拉曼信号；

样品被激发出的拉曼信号一部分被聚焦透镜24接收耦合进光纤，然后传输到第二准直透镜25上，经第二准直透镜25准直后入射到陷波光栅26，由陷波光栅26滤除瑞利散射后到达第二耦合透镜27，第二耦合透镜27将拉曼信号光耦合进输出光纤28；

输出光纤28输出的信号光到达光栅光谱仪后，先经过狭缝器件31，再由信号光反射镜32反射至反射式闪耀平场光栅33后产生色散，色散光信号由反射式闪耀平场光栅33衍射至反射聚光镜34，由反射聚光镜34将色散光信号压缩反射至图像传感器35，由图像传感器35捕获后通过光电转换，形成一个全光谱波长的拉曼信号光的谱图数据。

Claims (1)

1.一种光纤探针拉曼系统，包括光栅光谱仪、窄线宽激光光源、光纤探针，其特征在于：

所述光纤探针包括输入光纤、第一准直透镜、波长净化光栅、第一耦合透镜、聚焦透镜、第二准直透镜、陷波光栅、第二耦合透镜、输出光纤；

该系统具有两条光路，其中的一条光路为激发光路，另一条光路为检测光路；

所述激发光路的光路结构为：从窄线宽激光光源出发，依次经输入光纤、第一准直透镜、波长净化光栅、第一耦合透镜、聚焦透镜，到达聚焦透镜的聚焦点；

所述检测光路的光路结构为：从聚焦透镜的聚焦点出发，依次经聚焦透镜、第二准直透镜、陷波光栅、第二耦合透镜、输出光纤，到达光栅光谱仪。