CN110987806A - 一种可调空间分辨cars测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可调空间分辨CARS测量装置及方法，解决现有CARS技术中易用性及环境适应性较差，空间分辨力较低、不易调节的问题。该装置包括YAG激光器、分束镜、斯托克斯激光单元、泵浦激光单元、带孔反射镜、聚焦透镜、准直透镜、滤光片、信号反射镜、信号收集透镜、单色仪、探测器；分束镜位于YAG激光器出射方向，将激光光束分为两路，分别进入斯托克斯激光单元和泵浦激光单元；斯托克斯激光单元包括染料激光器和斯托克斯激光反射镜；泵浦激光单元包括泵浦激光反射镜组、半波片、轴棱锥镜组；聚焦透镜、准直透镜、滤光片、信号反射镜依次设在带孔反射镜出射方向；信号收集透镜通过多模光纤与单色仪连接；探测器对单色仪探测获取所需的CARS光谱信号。

Description

一种可调空间分辨CARS测量装置及方法

技术领域

本发明涉及激光光谱诊断装置，具体涉及一种可调空间分辨CARS测量装置及方法。

背景技术

相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)是一种四波混频的非线性光学效应。在燃烧诊断应用中，该技术具有非常高的测量精度，同时还具有较强的抗干扰能力，已经成为各种燃烧流场温度和组分测量的重要工具。

空间分辨力是衡量光谱诊断技术的重要指标之一。CARS信号强度与所测分子数密度的平方成正比，在气体压力不变条件下，分子数密度与介质的温度成反比，当所探测的空间区域内存在温度梯度时，低温、高温CARS信号光谱相互叠加，产生空间平均效应，会造成CARS光谱畸变，增加拟合难度和测量不确定度。由于低温CARS信号远强于高温条件下的CARS信号，因此低空间分辨条件下CARS信号通常表现出低温特性。此外，根据CARS理论，CARS信号强度还与探测区域长度的平方成正比，高空间分辨力对应较低的CARS信号强度，以及低的单脉冲光谱信噪比，较低信噪比CARS会造成测量结果不确定度的增加，或是为了提高信噪比进行多脉冲平均从而导致测量时间分辨力的下降。对于低温度梯度流场，适当降低空间分辨，有利于增强信号强度，提高单脉冲光谱的信噪比，从而实现高的时间分辨力和更高的测量精度。

按照相位匹配方式的不同，CARS技术可分为共线CARS、交叉CARS(BOXCARS)和非稳腔空间增强探测CARS(USEDCARS)三类，其中，共线CARS技术由于空间分辨力很低，所以已经很少使用；交叉CARS(BOXCARS)通过泵浦光、探测光和斯托克斯光相互交叉设置，大大提高了探测的空间分辨力，使其纵向空间分辨力达到了约1-2mm。但交叉CARS(BOXCARS)在大幅提高空间分辨力的同时也增加了对光学系统的要求，要使聚焦后的三束激光精确地交汇于测量点，则需要极为精密的光学调节机构，而且在光束调节已经完成的情况下，由测试环境中气体温度和密度的变化导致的折射率变化、实验环境中的振动等都会使光束传播路线发生偏移导致相位失配，使得CARS信号强度减弱甚至消失。

与交叉CARS(BOXCARS)相比，非稳腔空间增强探测CARS(USEDCARS)具有易于调节，抗振动、扰动等优点，但USEDCARS技术的空间分辨力相对较低，当诊断温度梯度较大的燃烧流场时，会产生光谱畸变效应，造成温度测量不确定度增大等不足。USEDCARS技术的横向空间分辨力与激光发散角和聚焦透镜的焦距相关，一般为0.1-0.5mm，纵向空间分辨力远大于横向空间分辨力，约5-10mm，因此衡量该技术空间分辨力的优劣主要是分析其纵向空间分辨力，USEDCARS技术的纵向空间分辨力可表示为：

式中，k表示波矢，k_p表示泵浦光波矢，k_s表示斯托克斯光的波矢，f表示聚焦透镜的焦距，β表示激光发散角，R为环状泵浦光的内径。因此，造成现有USEDCARS技术测量空间分辨力较低的主要原因在于环形泵浦光的产生方式。现有USEDCARS环形泵浦光主要采用空间滤波方式产生，这种方式主要有两方面的缺点：首先，会造成激光能量损失，特别是当泵浦激光为高斯光束时，其中心最强的区域被空间滤波方式遮挡，造成激光能量较大的损失；其次，环状光束内径R较小，导致探测区域泵浦光与Stokes光之间的夹角很小，激光的相互作用区域较长，测量的空间分辨力降低。

综上，现有CARS技术中，BOXCARS技术具有较高的空间分辨力，但易用性、环境适应性较差；USEDCARS技术具有较高的相位匹配效率和较高的环境适应性，但空间分辨力较低。而且两者空间分辨力都不易调节，难以适应不同的实验测量条件。

发明内容

为了解决现有CARS技术中，BOXCARS技术易用性及环境适应性较差、USEDCARS技术空间分辨力较低，且两者的空间分辨力都不易调节的技术问题，本发明提供了一种可调空间分辨CARS测量装置及方法。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种可调空间分辨CARS测量装置，其特殊之处在于：包括YAG激光器、分束镜、斯托克斯激光单元、泵浦激光单元、带孔反射镜、聚焦透镜、准直透镜、滤光片、信号反射镜、信号收集透镜、单色仪、探测器；所述分束镜位于YAG激光器的出射方向，将激光光束分为两路，分别进入斯托克斯激光单元、泵浦激光单元；所述斯托克斯激光单元包括依次设置的染料激光器和斯托克斯激光反射镜；所述泵浦激光单元包括依次设置的泵浦激光反射镜组、半波片、轴棱锥镜组；

其中一路光束经染料激光器产生斯托克斯激光，并经斯托克斯激光反射镜反射后入射至带孔反射镜的孔中；

另外一路光束经泵浦激光反射镜组反射、半波片透射、轴棱锥镜组透射后，形成环状泵浦激光并入射至带孔反射镜，且所述斯托克斯激光和环状泵浦激光同时入射至带孔反射镜；

所述聚焦透镜、准直透镜、滤光片、信号反射镜依次设置在带孔反射镜的出射方向，环状泵浦激光经带孔反射镜反射后与斯托克斯激光共轴传输，并经聚焦透镜聚焦后在探测区域与介质相互作用，产生相应的CARS信号；

CARS信号光经过准直透镜准直后形成平行光束，平行光束经滤光片滤除环状泵浦激光和斯托克斯激光后入射至信号反射镜，并经信号反射镜反射后入射至信号收集透镜；

所述信号收集透镜通过多模光纤与单色仪连接；

所述探测器用于对单色仪探测，获取所需的CARS光谱信号。

进一步地，所述斯托克斯激光单元位于分束镜的透射光路中，泵浦激光单元位于分束镜的反射光路中。

进一步地，所述带孔反射镜的出射方向还设有激光衰减片；

所述激光衰减片位于带孔反射镜和聚焦透镜之间，用于调节激光能量。

进一步地，所述滤光片为带通滤光片或者短波通滤光片。

进一步地，所述分束镜的透射率为50％-80％。

进一步地，所述泵浦激光反射镜组由3个反射镜构成，沿光束传输方向依次为第一泵浦激光反射镜、第二泵浦激光反射镜、第三泵浦激光反射镜；

所述轴棱锥镜组由2个共轴的轴棱锥镜构成，沿光束传输方向依次为第一轴棱锥和第二轴棱锥；

所述第一轴棱锥和第二轴棱锥均为正轴棱锥镜，正轴棱锥镜的锥角为120°～170°；

或者，所述第一轴棱锥为负轴棱锥镜，第二轴棱锥为正轴棱锥镜，负轴棱锥镜和正轴棱锥镜的锥角均为120°～170°。

进一步地，所述第一轴棱锥和第二轴棱锥之间的距离调节范围为5cm～50cm；

所述第一轴棱锥和第二轴棱锥表面均镀增透膜。

进一步地，所述YAG激光器为调Q脉冲激光器；

YAG激光器输出二倍频532nm线偏振激光，脉冲能量大于200mJ；

所述染料激光器为宽带染料激光器，光谱宽度大于100cm-1；

所述探测器为ICCD；

所述单色仪和ICCD的光谱响应范围为400-530nm。

进一步地，所述带孔反射镜的孔与镜面的夹角为45±5°。

一种可调空间分辨CARS测量方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)YAG激光器产生的激光经分束镜分为两束，其中一束入射斯托克斯激光单元，经染料激光器产生斯托克斯激光，并经斯托克斯激光反射镜反射；

另一束入射泵浦激光单元，经泵浦激光反射镜组将光路延时后，入射轴棱锥镜组，调节第一轴棱锥和第二轴棱锥使激光光束通过轴棱锥中心并与轴棱锥共轴，泵浦激光经第一轴棱锥和第二轴棱锥后形成环状泵浦激光；

2)调节所述第一轴棱锥和第二轴棱锥之间的距离，使环状泵浦激光光束达到合适大小；

3)环状泵浦激光光束入射至带孔反射镜上，并由带孔反射镜反射；

同时，经斯托克斯激光反射镜反射后的斯托克斯激光入射并穿过带孔反射镜的孔；

调节泵浦激光反射镜组的第二泵浦激光反射镜、第三泵浦激光反射镜，使斯托克斯激光与环状泵浦激光在带孔反射镜处保持同步；

4)调节斯托克斯激光和环状泵浦激光方向、以及带孔反射镜，使环状泵浦激光与斯托克斯激光共轴传输；

5)环状泵浦激光与斯托克斯激光经聚焦透镜聚焦，在探测区域与介质相互作用，产生所需的CARS信号；

6)CARS信号经过准直透镜后形成平行光束，经滤光片滤除环状泵浦激光和斯托克斯激光，再由信号反射镜反射至信号收集透镜；

7)信号收集透镜耦合进多模光纤中，将CARS信号传输至单色仪；

8)探测器对单色仪探测，获得CARS光谱信号；

9)通过光谱拟合获得所测参数信息。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1、本发明采用轴棱锥镜组，通过轴棱锥实现泵浦光环状光束整形，改变了传统泵浦光环状光束产生方式，消除了泵浦激光能量的损耗；调节泵浦激光反射镜组使斯托克斯激光与环状泵浦激光在带孔反射镜处保持同步；并可通过调节轴棱锥之间的距离，实现测量空间分辨力的连续可调，能够更好地适应不同条件下的测量工作；

本发明在CARS信号传输方向上设有滤光片，可过滤掉泵浦激光和斯托克斯激光，形成较为纯净的CARS信号，提高探测精度。

2、本发明测量装置中设有激光衰减片，用于调节激光能量，具有改变激光能量，降低激光击穿干扰的优点。

3、本发明测量方法使CARS技术能够更好地应用于实际的工业应用领域，实现各类实际燃烧流场现场参数测量。

附图说明

图1是本发明可调空间分辨CARS测量装置的示意图；

图2是本发明可调空间分辨CARS测量装置中环状泵浦激光和斯托克斯激光合束后的光斑照片；

图3是本发明测量方法中环状光束直径与测量空间分辨关系曲线图；

图4是本发明测量方法在不同分辨条件下获得火焰中的CARS光谱图；

其中，附图标记如下：

1-YAG激光器，2-分束镜，3-染料激光器，4-第一泵浦激光反射镜，5-第一轴棱锥，6-第二轴棱锥，7-斯托克斯激光反射镜，8-带孔反射镜，9-激光衰减片，10-聚焦透镜，11-准直透镜，12-滤光片，13-信号反射镜，14-信号收集透镜，15-多模光纤，16-探测器,17-单色仪，18-半波片，19-第三泵浦激光反射镜，20-第二泵浦激光反射镜，21-泵浦激光光斑，22-斯托克斯激光光斑，23-CARS光谱，24-火焰。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。

如图1所示，一种可调空间分辨CARS测量装置，包括YAG激光器1、分束镜2、斯托克斯激光单元、泵浦激光单元、带孔反射镜8、聚焦透镜10、准直透镜11、信号反射镜13、信号收集透镜14、单色仪17、探测器16，斯托克斯激光单元包括染料激光器3和斯托克斯激光反射镜7，泵浦激光单元包括泵浦激光反射镜组、半波片18及轴棱锥镜组，泵浦激光反射镜组由3个反射镜构成，沿光束传输方向依次为第一泵浦激光反射镜4、第二泵浦激光反射镜20、第三泵浦激光反射镜19，轴棱锥镜组由2个共轴的轴棱锥镜构成，沿光束传输方向依次为第一轴棱锥5和第二轴棱锥6。

YAG激光器1输出波长为532nm、脉冲能量为200mJ的激光束，被分束镜2分为两束，分束镜2的透射率为70％，透射部分入射泵浦染料激光器3，产生波长为607nm、能量约为30mJ、激光线宽180cm^-1的宽带斯托克斯激光；斯托克斯激光经过斯托克斯激光反射镜7反射后入射到带孔反射镜8的孔中，带孔反射镜8的孔与镜面的夹角可为45±5°，带孔反射镜8的孔直径大于5mm。分束镜2反射的激光，依次经过第一泵浦激光反射镜4、第二泵浦激光反射镜20、第三泵浦激光反射镜19反射后，依次经半波片18、第一轴棱锥5和第二轴棱锥6透射，第一轴棱锥5和第二轴棱锥6的锥角为156°，直径为50mm。第一泵浦激光反射镜4、第二泵浦激光反射镜20、第三泵浦激光反射镜19均为532nm反射镜，第二泵浦激光反射镜20、第三泵浦激光反射镜19组成了延时光路，使泵浦激光与斯托克斯激光在探测点保持同步。泵浦激光经过第一轴棱锥5、第二轴棱锥6后产生环状光束，环状泵浦激光入射到带孔反射镜8，经过带孔反射镜8反射后与斯托克斯激光共轴传输，光斑形状如图2所示，泵浦激光光斑21同轴位于斯托克斯激光光斑22的外周。再经过焦距为200mm的聚焦透镜10聚焦后在探测区域与介质相互作用，共振激励介质中的N2产生相应的CARS信号。泵浦激光、斯托克斯激光、信号光经过焦距为200mm的准直透镜11后形成平行光束，经过滤光片12滤光，滤光片12为中心波长为473nm、带宽为20nm的带通滤光片，信号光经过信号反射镜13反射后由信号收集透镜14耦合进多模光纤15，并经多模光纤15传输进入单色仪17，并由探测器探测，通过光谱拟合获得所测参数信息。

本实施例测量装置中：

a)斯托克斯激光反射镜7、第一泵浦激光反射镜4、第二泵浦激光反射镜20、第三泵浦激光反射镜19均大于99％；

b)分束镜2的透射率为50％-80％，优选为70％；

c)YAG激光器1为调Q脉冲激光器；

YAG激光器1输出二倍频532nm线偏振激光，脉冲能量大于200mJ；

d)染料激光器3为宽带染料激光器，光谱宽度大于100cm^-1；

e)轴棱锥组包含两个正轴棱锥镜，轴棱锥的锥角范围120°～170°；轴棱锥表面镀增透膜，对532nm激光透过率大于99％；两个轴棱锥共轴布置，轴棱锥之间的距离在5cm至50cm之间连续可调；

或者，轴棱锥组包含一个正轴棱锥镜和一个负轴棱锥，激光先通过负轴棱锥，再通过正轴棱锥；

f)带孔反射镜8孔的直径为5mm，孔与镜面成45°夹角；

g)泵浦激光传输光路上设置有半波片18，用于调整激光的偏振方向；

h)或者，滤光片12为短波通滤光片；

i)带孔反射镜8后的激光光路上设置有激光衰减片9，激光衰减片9位于带孔反射镜8和聚焦透镜10之间衰减片的透过率70％-10％可选；

j)探测器为ICCD；

k)单色仪17和ICCD的光谱响应范围应包含400-530nm；

l)单色仪17的光谱分辨力优于0.5nm。

本实施例测量装置改变了传统USEDCARS泵浦光环状光束产生方式，消除了泵浦激光能量的损耗；通过轴棱锥实现USEDCARS泵浦光环状光束整形，并可以通过调节轴棱锥之间的距离实现了测量空间分辨力的连续可调，使USEDCARS装置能够更好地适应不同条件下的测量工作。使CARS技术能够更好地应用于实际的工业应用领域，实现各类实际燃烧流场现场参数测量。

同时，本实施例提供了一种可调空间分辨CARS测量方法，包含以下步骤：

1)YAG激光器1产生的532nm激光分为两束，一束用于泵浦染料激光器3，产生斯托克斯激光，另外一束用作泵浦激光；

2)泵浦激光经过泵浦激光反射镜组光路延时后，入射到轴棱锥镜组，调节轴棱锥使激光光束通过轴棱锥中心并与轴棱锥共轴；

3)泵浦激光经过两个轴棱锥后形成环状光束，调节第一轴棱锥5、第二轴棱锥6之间的距离，使环状光束至合适大小；

4)环状光束以45°角入射到带孔反射镜8上，并由发射镜反射；

5)染料激光器3输出的斯托克斯激光经过斯托克斯激光反射镜7反射后入射并穿过带孔反射镜8的孔；

6)调节延时光路(第二泵浦激光反射镜20和第三泵浦激光反射镜19)，使斯托克斯激光与泵浦激光在带孔反射镜8处保持同步；

7)调节斯托克斯激光和泵浦光方向以及带孔反射镜8，使环状泵浦激光与斯托克斯激光共轴传输，合束后的泵浦激光光斑21、斯托克斯激光光斑22形状，如图2所示；

8)环状泵浦激光与斯托克斯激光经聚焦透镜10聚焦，激励介质中的N2产生所需的CARS信号；

9)泵浦激光、斯托克斯激光以及CARS信号经过准直透镜11后形成平行光束，再由滤光片12过滤掉泵浦激光和斯托克斯激光，形成较为纯净的CARS信号；

10)CARS信号经信号反射镜13反射，由信号收集透镜14耦合进多模光纤15中，传输至单色仪17，经过ICCD探测获得CARS光谱信号，通过光谱拟合获得所测参数信息。

该测量方法中，通过调节轴棱锥之间的距离获得了不同的空间分辨力，如图3所示，该测量方法中，通过调节轴棱锥之间的距离获得了不同直径的环状泵浦光束，进而获得了CARS测量中的不同空间分辨力，图3给出了不同环状泵浦光直径与测量空间分辨力之间的关系曲线。

采用空间分辨可调USEDCARS装置，测量了酒精/空气预混火焰的CARS信号，图4为不同空间分辨条件下获得的火焰24中的CARS光谱23，低分辨条件下的光谱出现了畸变，与理论光谱差异较大。

以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴。

Claims (10)

1.一种可调空间分辨CARS测量装置，其特征在于：包括YAG激光器(1)、分束镜(2)、斯托克斯激光单元、泵浦激光单元、带孔反射镜(8)、聚焦透镜(10)、准直透镜(11)、滤光片(12)、信号反射镜(13)、信号收集透镜(14)、单色仪(17)、探测器(16)；

所述分束镜(2)位于YAG激光器(1)的出射方向，将激光光束分为两路，分别进入斯托克斯激光单元、泵浦激光单元；

所述斯托克斯激光单元包括依次设置的染料激光器(3)和斯托克斯激光反射镜(7)；

所述泵浦激光单元包括依次设置的泵浦激光反射镜组、半波片(18)、轴棱锥镜组；

其中一路光束经染料激光器(3)产生斯托克斯激光，并经斯托克斯激光反射镜(7)反射后入射至带孔反射镜(8)的孔中；

另外一路光束经泵浦激光反射镜组反射、半波片(18)透射、轴棱锥镜组透射后，形成环状泵浦激光并入射至带孔反射镜(8)，且所述斯托克斯激光和环状泵浦激光同时入射至带孔反射镜(8)；

所述聚焦透镜(10)、准直透镜(11)、滤光片(12)、信号反射镜(13)依次设置在带孔反射镜(8)的出射方向，环状泵浦激光经带孔反射镜(8)反射后与斯托克斯激光共轴传输，并经聚焦透镜(10)聚焦后在探测区域与介质相互作用，产生相应的CARS信号；

CARS信号经过准直透镜(11)准直后形成平行光束，平行光束经滤光片(12)滤除环状泵浦激光和斯托克斯激光后入射至信号反射镜(13)，并经信号反射镜(13)反射后入射至信号收集透镜(14)；

所述信号收集透镜(14)通过多模光纤(15)与单色仪(17)连接；

所述探测器(16)用于对单色仪(17)探测，获取所需的CARS光谱信号。

2.根据权利要求1所述可调空间分辨CARS测量装置，其特征在于：所述斯托克斯激光单元位于分束镜(2)的透射光路中，泵浦激光单元位于分束镜(2)的反射光路中。

3.根据权利要求2所述可调空间分辨CARS测量装置，其特征在于：所述带孔反射镜(8)的出射方向还设有激光衰减片(9)；

所述激光衰减片(9)位于带孔反射镜(8)和聚焦透镜(10)之间，用于调节激光能量。

4.根据权利要求3所述可调空间分辨CARS测量装置，其特征在于：所述滤光片(12)为带通滤光片或者短波通滤光片。

5.根据权利要求4所述可调空间分辨CARS测量装置，其特征在于：所述分束镜(2)的透射率为50％-80％。

6.根据权利要求1至5任一所述可调空间分辨CARS测量装置，其特征在于：所述泵浦激光反射镜组由3个反射镜构成，沿光束传输方向依次为第一泵浦激光反射镜(4)、第二泵浦激光反射镜(20)、第三泵浦激光反射镜(19)；

所述轴棱锥镜组由2个共轴的轴棱锥镜构成，沿光束传输方向依次为第一轴棱锥(5)和第二轴棱锥(6)；

所述第一轴棱锥(5)和第二轴棱锥(6)均为正轴棱锥镜，正轴棱锥镜的锥角为120°～170°；

或者，所述第一轴棱锥(5)为负轴棱锥镜，第二轴棱锥(6)为正轴棱锥镜，负轴棱锥镜和正轴棱锥镜的锥角均为120°～170°。

7.根据权利要求6所述可调空间分辨CARS测量装置，其特征在于：所述第一轴棱锥(5)和第二轴棱锥(6)之间的距离调节范围为5cm～50cm；

所述第一轴棱锥(5)和第二轴棱锥(6)表面均镀增透膜。

8.根据权利要求1所述可调空间分辨CARS测量装置，其特征在于：所述YAG激光器(1)为调Q脉冲激光器；

YAG激光器(1)输出二倍频532nm线偏振激光，脉冲能量大于200mJ；

所述染料激光器(3)为宽带染料激光器(3)，光谱宽度大于100cm^-1；

所述探测器(16)为ICCD；

所述单色仪(17)和ICCD的光谱响应范围为400-530nm。

9.根据权利要求1所述可调空间分辨CARS测量装置，其特征在于：所述带孔反射镜(8)的孔与镜面的夹角为45±5°。

10.一种可调空间分辨CARS测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)YAG激光器(1)产生的激光经分束镜(2)分为两束，其中一束入射斯托克斯激光单元，经染料激光器(3)产生斯托克斯激光，并经斯托克斯激光反射镜(7)反射；

另一束入射泵浦激光单元，经泵浦激光反射镜组将光路延时后，入射轴棱锥镜组，调节第一轴棱锥(5)和第二轴棱锥(6)使激光光束通过轴棱锥中心并与轴棱锥共轴，泵浦激光经第一轴棱锥(5)和第二轴棱锥(6)后形成环状泵浦激光；

2)调节所述第一轴棱锥(5)和第二轴棱锥(6)之间的距离，使环状泵浦激光光束达到合适大小；

3)环状泵浦激光光束入射至带孔反射镜(8)上，并由带孔反射镜(8)反射；

同时，经斯托克斯激光反射镜(7)反射后的斯托克斯激光入射并穿过带孔反射镜(8)的孔；

调节泵浦激光反射镜组的第二泵浦激光反射镜(20)、第三泵浦激光反射镜(19)，使斯托克斯激光与环状泵浦激光在带孔反射镜(8)处保持同步；

4)调节斯托克斯激光和环状泵浦激光方向、以及带孔反射镜(8)，使环状泵浦激光与斯托克斯激光共轴传输；

5)环状泵浦激光与斯托克斯激光经聚焦透镜(10)聚焦，在探测区域与介质相互作用，产生所需的CARS信号；

6)CARS信号经过准直透镜(11)后形成平行光束，经滤光片(12)滤除环状泵浦激光和斯托克斯激光，再由信号反射镜(13)反射至信号收集透镜(14)；

7)信号收集透镜(14)耦合进多模光纤(15)中，将CARS信号传输至单色仪(17)；

8)探测器(16)对单色仪(17)探测，获得CARS光谱信号；

9)通过光谱拟合获得所测参数信息。

Images