CN110596006A - 一种新型折叠形光学多通吸收池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学探测领域，具体的说是所述一种新型折叠形光学多通吸收池，包括第一平凹面镜、第二平凹面镜与第三平凹面镜以及带有进气孔与出气孔的吸收池池体。第一平凹面镜、第二平凹面镜与第三平凹面镜的焦距为100mm，入射光束在所述第一平凹面镜、第三平凹面镜反射率高于98％，入射光束在所述第二平凹面镜凹面透过率高于98％，在平面反射率高于98％。第一平凹面镜与第二平凹面镜成45°角相背设置，第三平凹面镜与第二平凹面镜相背平行设置。入射光束从光束入射孔进入多通池后在第一平凹面镜、第二平凹面镜与第三平凹面镜之间多次反射后，形成稳定的光场分布，从光束出射孔中射出。本发明提高了光学多通池光程长度，同时减小了光学多通池的体积。

Description

一种新型折叠形光学多通吸收池
技术领域
本发明涉及光学探测领域，具体的说是一种新型折叠形光学多通吸收池。
背景技术
光学多通吸收池作为一种高灵敏度光学仪器，在激光光学、高分辨激光吸收光谱学获得广泛应用，光线在多通池紧凑的体积内多次反射形成稳定的光场分布实现长光程，以此提高探测的灵敏度与检测极限。
目前，常见的光学多通池如欧洲发明专利申请EP 2375237AI于2011年10月12日公开的一种采用球面反射镜的Herriot多通吸收池及办法。该发明专利申请文件提及的多通吸收池由带进气孔、出气孔的吸收池体，以及位于吸收池体两端的平凹面镜构成，其中，两个平凹面镜的凹面相向放置，平凹面镜凹面上镀有反射膜，平凹面镜的边缘透光孔；探测时，通过调节两个平凹面镜的间距与倾角，实现光线不同反射次数，得到不同的吸收光程。这种光学多通吸收池虽然可以实现长吸收光程，却存在着不足之处：由于激光光斑间的干涉效应，当吸收池的腔长一定时，有效光程也趋向于定值，为了获取更好的光程，只能增加腔长或者反射镜尺寸，但是这样会极大的增加光学多通池的体积、重量和成本。这些不利的因素限制了光学多通池的应用，因此，针对上述问题提出一种新型折叠形光学多通吸收池。
发明内容
针对现有技术的问题，本发明提供了一种新型折叠形光学多通吸收池。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型折叠形光学多通吸收池，包括第一平凹面镜、第二平凹面镜、第三平凹面镜以及吸收池池体，所述第一平凹面镜、第二平凹面镜、第三平凹面镜安装在所述吸收池池体上，其中，所述吸收池池体上设有进气孔和出气孔，且所述进气孔位于所述第一平凹面镜与第三平凹面镜之间，且所述出气孔位于第二平凹面镜与第三平凹面镜之间；所述的第一平凹面镜上设有光束入射孔，所述第二平凹面镜上设有出射孔。
具体的，所述第一平凹面镜、第二平凹面镜与第三平凹面镜分别置于所述吸收池池体的三个端面，且所述第一平凹面镜、第二平凹面镜与第三平凹面镜之间形成三角形结构。
具体的，第一平凹面镜与第二平凹面镜之间成45°夹角相背设置，第二平凹面镜与第三平凹面镜相背平行设置。
具体的，所述光束入射孔与出射孔分别位于第一平凹面镜与第三平凹面镜的中心处。
具体的，所述第一平凹面镜、第二平凹面镜与第三平凹面镜的焦距为100mm。
具体的，激光束射向光束入射孔，通过第一平凹面镜的光束入射孔进入吸收池池体，然后经过第二平凹面镜反射，入射到第三平凹面镜上再次反射到第二平凹面镜上，经过第二平凹面镜反射到第一平凹面镜上.激光束在折叠腔内多次反射，形成稳定的光场分布，最后从出射孔射出。
本发明的有益效果：
(1)本发明相对于传统的多通池，光线在吸收池池体内，来回多次反射形成稳定的光场分布，相对于同等腔长的两平凹面镜光学多通池，折叠形光学多通池光程提升了2倍左右，以此提高了探测的灵敏度与检测极限。
(2)本发明相对于传统的多通池，由于折叠形平凹面镜光学多通池腔模式的非对称性，折叠形平凹面镜光学多通吸收池腔模式噪声很小，以利于提高探测的灵敏度与检测极限，并且第一平凹面镜与第二平凹面镜成45°角相背设置，第三平凹面镜与第二平凹面镜相背平行设置。入射光束从光束入射孔进入多通池后在第一平凹面镜、第二平凹面镜与第三平凹面镜之间多次反射后，形成稳定的光场分布，然后从光束出射孔中射出。提高了光学多通池光程长度，使多通池的体积小。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明提供的一种新型折叠形光学多通吸收池的一种较佳实施例的结构示意图；
图2为图1所示的整体结构示意图；
图3为图1所示的整体结构后视图；
图4为本发明第一平凹面镜光斑分布示意图；
图5为本发明第二平凹面镜的凹面光斑分布示意图；
图6为本发明第二平凹面镜的平面光斑分布示意图；
图7为本发明第三平凹面镜光斑分布示意图。
图中：1、第一平凹面镜，2、第二平凹面镜，3、第三平凹面镜，4、进气孔，5、出气孔，6、吸收池池体，7、光束入射孔，8、出射孔。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-图7所示，本发明所述的一种新型折叠形光学多通吸收池，包括第一平凹面镜1、第二平凹面镜2、第三平凹面镜3以及吸收池池体6，所述第一平凹面镜1、第二平凹面镜2、第三平凹面镜3安装在所述吸收池池体6上，其中，所述吸收池池体6上设有进气孔4和出气孔5，且所述进气孔4位于所述第一平凹面镜1与第三平凹面镜3之间，且所述出气孔5位于第二平凹面镜2与第三平凹面镜3之间；所述的第一平凹面镜1上设有光束入射孔7，所述第二平凹面镜2上设有出射孔8。
具体的，所述第一平凹面镜1、第二平凹面镜2与第三平凹面镜3分别置于所述吸收池池体6的三个端面，且所述第一平凹面镜1、第二平凹面镜2与第三平凹面镜3之间形成三角形结构。
具体的，第一平凹面镜1与第二平凹面镜2之间成45°夹角相背设置，第二平凹面镜2与第三平凹面镜3相背平行设置，使光束在吸收池池体6的内部形成稳定的光场分布，同时，使整体结构紧凑，整体体积小。
具体的，所述光束入射孔7与出射孔8分别位于第一平凹面镜1与第三平凹面镜3的中心处。
具体的，所述第一平凹面镜1、第二平凹面镜2与第三平凹面镜3的焦距为100mm。
具体的，激光束射向光束入射孔7，通过第一平凹面镜1的光束入射孔7进入吸收池池体6，然后经过第二平凹面镜2反射，入射到第三平凹面镜3上再次反射到第二平凹面镜2上，经过第二平凹面镜反射到第一平凹面镜1上.激光束在折叠腔内多次反射，形成稳定的光场分布，最后从出射孔8射出。
本发明在使用时，先根据所需光程要求设置光程数，再有进气孔4和出气孔5通入待测气体后。使激光束射向入射光孔7，该激光束通过第一平凹面镜1的光束入射孔7进入吸收池池体6的内部，然后经过第二平凹面镜2反射，入射到第三平凹面镜3上再次反射到第二凹面镜2上，激光束多次反射，在吸收池体内形成稳定的光场分布如图4，5，6，7所示，同时实现长吸收光程。在平凹面镜以形成如图或者近似图4，5，6，7的激光光斑分布。最后，携带待测目标气体吸收信息的激光束从第三平凹面镜3的出射孔8射出，从而实现了折叠形平凹面镜多通吸收池对于有效吸收光程的增加。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种新型折叠形光学多通吸收池，包括第一平凹面镜(1)、第二平凹面镜(2)、第三平凹面镜(3)以及吸收池池体(6)，其特征在于：所述第一平凹面镜(1)、第二平凹面镜(2)、第三平凹面镜(3)安装在所述吸收池池体(6)上，其中，所述吸收池池体(6)上设有进气孔(4)和出气孔(5)，且所述进气孔(4)位于所述第一平凹面镜(1)与第三平凹面镜(3)之间，且所述出气孔(5)位于第二平凹面镜(2)与第三平凹面镜(3)之间；
所述的第一平凹面镜(1)上设有光束入射孔(7)，所述第二平凹面镜(2)上设有出射孔(8)。
2.根据权利要求1所述的一种新型折叠形光学多通吸收池，其特征在于：所述第一平凹面镜(1)、第二平凹面镜(2)与第三平凹面镜(3)分别置于所述吸收池池体(6)的三个端面，且所述第一平凹面镜(1)、第二平凹面镜(2)与第三平凹面镜(3)之间形成三角形结构。
3.根据权利要求1所述的一种新型折叠形光学多通吸收池，其特征在于：第一平凹面镜(1)与第二平凹面镜(2)之间成45°夹角相背设置，第二平凹面镜(2)与第三平凹面镜(3)相背平行设置。
4.根据权利要求1所述的一种新型折叠形光学多通吸收池，其特征在于：所述光束入射孔(7)与出射孔(8)分别位于第一平凹面镜(1)与第三平凹面镜(3)的中心处。
5.根据权利要求1所述的一种新型折叠形光学多通吸收池，其特征在于：所述第一平凹面镜(1)、第二平凹面镜(2)与第三平凹面镜(3)的焦距为100mm。
6.根据权利要求1所述的一种新型折叠形光学多通吸收池，其特征在于：激光束射向光束入射孔(7)，通过第一平凹面镜(1)的光束入射孔(7)进入吸收池池体(6)，然后经过第二平凹面镜(2)反射，入射到第三平凹面镜(3)上再次反射到第二平凹面镜(2)上，经过第二平凹面镜反射到第一平凹面镜(1)上，激光束在折叠腔内多次反射，形成稳定的光场分布，最后从出射孔(8)射出。
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