CN112444512B - 微型化激光拉曼光谱采集装置及方法 - Google Patents

微型化激光拉曼光谱采集装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种微型化激光拉曼光谱采集装置及方法，所述装置包括：二向分光片；激光发射单元，放置于二向分光片的光路入射方向；电控调焦单元，放置于二向分光片的光路反射方向；拉曼光谱信号分离和采集单元，放置于二向分光片的透射方向；控制单元，设有谱图绘制模块、聚焦评价模块以及与电控调焦单元连接的位移控制模块，所述谱图绘制模块与拉曼光谱信号分离和采集单元连接，所述聚焦评价模块与拉曼光谱信号分离和采集单元连接，所述位移控制模块与聚焦评价模块连接。本发明能够实现微型化自动聚焦的激光拉曼光谱信号采集，对使用环境和运输条件要求低，使用成本低，且拉曼光谱的激发效率和收集效率高。

Description

微型化激光拉曼光谱采集装置及方法
技术领域
本发明属于光谱测量及空间光学变焦技术领域，涉及拉曼光谱测量技术，具体地说，涉及一种微型化激光拉曼光谱采集装置及方法。
背景技术
微型化激光拉曼光谱采集装置的自动聚焦是拉曼光谱自动化分析过程中产生的新技术，它将入射激光通过电控调焦模块聚焦在待测样品表面激发并收集拉曼光谱信号，通过对照拉曼光谱图获得样品在亚毫米尺度的物质成分结构和组成等信息，是分子层面的“指纹识别”手段。目前，激光拉曼光谱技术已经广泛应用于食品安全、材料检测、毒品鉴别、有害物质定量检测、碳元素分析、考古学分析、多晶型分析、宝石学、太阳能电池等多方面多领域的研究和工作中，具有不可替代的优势。
现有的激光拉曼光谱系统主要分为两类：一类是实验室级别商业产品拉曼光谱仪，该类拉曼光谱系统精度高，可同时采集拉曼信号和显微影像，但具有体积大、不可移动的特点。另一类是应用于工厂等场所原辅料鉴定的便携式拉曼光谱仪，该类拉曼光谱系统使用时需要抵近测量，且价格昂贵。上述两类拉曼光谱仪均不能有效采集车载拉曼光谱，应用场景受限，且应用成本高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的应用场景受限、使用成本高等问题，提供了一种微型化激光拉曼光谱采集装置及方法，能够实现微型化自动聚焦的激光拉曼光谱信号采集，对使用环境和运输条件要求低，使用成本低，且拉曼光谱的激发效率和收集效率高。
为了达到上述目的，本发明提供了一种微型化激光拉曼光谱采集装置，包括：
二向分光片；
激光发射单元，放置于二向分光片的光路入射方向，用于发射准直激光；
电控调焦单元，放置于二向分光片的光路反射方向，用于调节焦距；
拉曼光谱信号分离和采集单元，放置于二向分光片的透射方向，用于滤除二向分光片透射的瑞利散射信号并收集二向分光片透射的拉曼散射信号；
控制单元，设有谱图绘制模块、聚焦评价模块以及与电控调焦单元连接的位移控制模块，所述谱图绘制模块与拉曼光谱信号分离和采集单元连接，用于绘制拉曼谱图；所述聚焦评价模块与拉曼光谱信号分离和采集单元连接，用于将拉曼散射信号转化为聚焦评价函数值；所述位移控制模块与聚焦评价模块连接，用于确定电控调节单元调焦的方向和距离，并控制电控调节单元移动方向和距离。
优选的，所述激光发射单元还包括依次顺序放置的激光器、激光准直镜、窄带滤波器以及反射镜，所述反射镜放置于二向分光片的光路入射方向。
优选的，所述电控调焦单元包括第一聚焦镜、第二聚焦镜及连接第一聚焦镜或第二聚焦镜的电动位移机构，所述第一聚焦镜放置于二向分光片与第二聚焦镜之间，所述电动位移机构与所述位移控制模块电连接。
优选的，所述电动位移机构包括位移台和与位移台连接位移控制组件，所述第一聚焦镜或第二聚焦镜安装于位移台上，所述位移控制组件与所述位移控制模块电连接。
优选的，所述位移控制组件为位移控制器。
优选的，所述位移控制组件包括电机控制器和与电机控制器连接的电机驱动器，所述电机控制器与所述位移控制模块电连接，所述驱动器与所述位移台连接。
优选的，所述拉曼光谱信号分离和采集单元包括依次顺序放置的高通滤波器和光谱仪，所述高通滤波器位于二向分光片与光谱仪之间，所述光谱仪与所述谱图绘制模块和聚焦评价模块连接。
优选的，所述拉曼光谱信号分离和采集单元还包括第三聚焦镜，所述第三聚焦镜放置于高通滤波器与光谱仪之间。
为了达到上述目的，本发明还提供了一种微型化激光拉曼光谱采集方法，含有以下步骤：
S1、激光发射单元发射准直激光至二向分光片，经二向分光片反射后进入电控调焦单元，经电控调焦单元聚焦后，照射在待测试样品表面形成光斑，光斑范围内激发出瑞利散射光和拉曼散射光；
S2、电控调焦单元收集瑞利散射光信号和拉曼散射光信号并进行准直，准直后的瑞利散射光信号和拉曼散射光信号透过二向分光片进入拉曼光谱信号分离和采集单元；
S3、拉曼光谱信号分离和采集单元收到瑞利散射光信号和拉曼散射光信号后，滤除瑞利散射光信号，并对拉曼散射光信号进行聚焦，然后转化为拉曼散射信号I(λ)发送至谱图绘制模块和聚焦评价模块，λ为波长；
S4、谱图绘制模块根据拉曼散射信号I(λ)绘制拉曼光谱图，聚焦评价模块根据拉曼散射信号I(λ)计算聚焦评价函数值E(l)，l为电动位移机构绝对移动的距离，并将聚焦评价函数值E(l)发送至位移控制模块，位移控制模块根据聚焦评价函数值E(l)确定电控调焦单元的调焦方向和距离,并根据确定的调焦方向和距离控制电控调焦单元调节焦距；
S5、重复步骤S1-S4，直至位移控制模块中循环区间的长度xn小于设定阈值，此时位移控制模块中记录的焦点位置x0即为聚焦过程得到的聚焦效果最好的位移台绝对位置L；位移控制模块控制电控调焦单元调节位移台的位置至聚焦效果最好的位移台绝对位置L，此时按照上述步骤S1-S3获得拉曼散射信号发送至谱图绘制模块，由谱图绘制模块绘制的拉曼光谱即为采集的最优化拉曼光谱。
优选的，位移控制模块按照最优极值搜索算法确定调焦方向和距离。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本发明将电控变焦、聚焦评价及光谱探测相结合，利用二向分光片将激光发激发样品得到的拉曼散射光信号无损分离，并有分离得到的拉曼散射光信号计算聚焦评价函数值，利用聚焦评价函数极值点与焦点精确对应的特性，通过聚焦评价函数值确定调焦方向和距离，控制电控变焦单元改变探测距离寻找焦点，控制激发光束自聚焦于待测样品表面，实现快速且精确的自聚焦功能，同时提高拉曼光谱的激发效率和收集效率，实现微型化激光拉曼光谱采集。本发明采集装置的体积小、结构紧凑、功耗低，能够自动聚焦，且对使用环境和运输条件要求低，适用于车载光谱探测系统等移动端微型光谱探测。
附图说明
图1为本发明实施例所述微型化激光拉曼光谱采集装置的结构框图；
图2为本发明实施例所述微型化激光拉曼光谱采集装置的控制原理图；
图3为本发明实施例所述微型化激光拉曼光谱采集方法中最优极值搜索算法流程示意图。
图中，1、二向分光片，2、激光发射单元，201、激光器，202、激光准直镜，203、窄带滤波器，204、反射镜，3、电控调焦单元，301、第一聚焦镜，302、第二聚焦镜，303、电动位移机构，3031、移动控制组件，3032、位移台，4、拉曼光谱信号分离和采集单元，401、高通滤波器，402、光谱仪，403、第三聚焦镜，5、控制单元，501、谱图绘制模块，502、聚焦评价模块，503、位移控制模块，6、待测试样品。
具体实施方式
下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参见图1、图2，本发明实施例提供了一种微型化激光拉曼光谱采集装置，包括：
二向分光片1；
激光发射单元2，放置于二向分光片1的光路入射方向，用于发射准直激光；
电控调焦单元3，放置于二向分光片1的光路反射方向，用于调节焦距；
拉曼光谱信号分离和采集单元4，放置于二向分光片1的透射方向，用于对二向分光片1透射的拉曼光信号进行处理形成拉曼散射信号；
控制单元5，设有谱图绘制模块501、聚焦评价模块502以及与电控调焦单元3连接的位移控制模块503，所述谱图绘制模块501与拉曼光谱信号分离和采集单元4连接，用于绘制拉曼谱图；所述聚焦评价模块502与拉曼光谱信号分离和采集单元4连接，用于将拉曼散射信号转化为聚焦评价函数值；所述位移控制模块503与聚焦评价模块502连接，用于确定电控调节单元3调焦的方向和距离，并控制电控调节单元3移动方向和距离。
继续参见图1，所述激光发射单元2还包括依次顺序放置的激光器201、激光准直镜202、窄带滤波器203以及反射镜204，所述反射镜204放置于二向分光片1的光路入射方向。激光器发射激光，通过激光准直镜准直后，通过窄带滤波器对发射激光进行过滤，提高发射激光的单色性，以提高拉曼信号分离与采集单元最终采集的拉曼散射光信号的信噪比，再由反射镜将激光反射至二向分光片。
继续参见图1、图2，在一具体实施方式中，所述电控调焦单元3包括第一聚焦镜301、第二聚焦镜302及连接第一聚焦镜301的电动位移机构303，所述第一聚焦镜301放置于二向分光片1与第二聚焦镜302之间，所述电动位移机构303与所述位移控制模块503电连接。电动位移机构与第一聚焦镜连接，通过电动位移机构移动第一聚焦镜的位置改变第一聚焦镜和第二聚焦镜之间的距离从而改变电控调焦单元的焦距，实现自动聚焦功能。
具体地，继续参见图2，所述电动位移机构包括位移台3031和与位移台3031连接位移控制组件3032，所述第一聚焦镜安装于位移台上，所述位移控制组件3032与所述位移控制模块503电连接。
在另一具体实施方式中，所述电动位移机构与第二聚焦镜连接。具体地，所述电动位移机构包括位移台和与位移台连接位移控制组件，所述第二聚焦镜安装于位移台上，所述位移控制组件与所述位移控制模块电连接。电动位移机构与第二聚焦镜连接，通过电动位移机构移动第二聚焦镜的位置改变第一聚焦镜和第二聚焦镜之间的距离从而改变电控调焦单元的焦距，实现自动聚焦功能。
在一具体实施方式中，上述位移控制组件为位移控制器。位移控制模块将控制信号发送至位移控制器，位移控制器直接控制位移台移动从而调节电控调焦单元的焦距，实现电控变焦功能。
在另一具体实施方式中，上述位移控制组件包括电机控制器和与电机控制器连接的电机驱动器，所述电机控制器与所述位移控制模块电连接，所述驱动器与所述位移台连接。位移控制模块将控制信号发送至电机控制器，电机控制器控制驱动器工作，驱动器带动位移台移动从而调节电控调焦单元的焦距，实现自动聚集功能。
继续参见图1、图2，所述拉曼光谱信号分离和采集单元4包括依次顺序放置的高通滤波器401和光谱仪402，所述高通滤波器401位于二向分光片1与光谱仪402之间，所述光谱仪402与所述谱图绘制模块501和聚焦评价模块502连接。具体地，本实施例中，高通滤波器为785nm波长高通滤光片，只允许波长大于785nm的光通过。由于拉曼散射光信号较弱，很容易被激光信号被瑞利散射光信号掩盖，故需要去除瑞利散射光信号从而在光谱仪中形成拉曼光谱。在本实施例中，高通滤波器只允许拉曼散射光信号通过，从而达到滤除瑞利散射光信号的作用。
继续参见图1，所述拉曼光谱信号分离和采集单元4还包括第三聚焦镜403，所述第三聚焦镜403放置于高通滤波器401与光谱仪402之间。通过第三聚焦镜将将平行拉曼散射光进行聚焦输入至光谱仪。
本实施例上述采集装置进行拉曼光谱采集时，激光器发射激光束，经激光准直镜准直后，通过窄带滤波器过滤，确保激光束单色性良好，由反射镜反射射入二向分光片，经二向分光片反射，顺序通过第一聚焦镜和第二聚焦镜后汇集在待测样品表面形成光斑，并将样品激发，产生与激光束波长相近的瑞利散射光和与激光束波长有明显差异的拉曼散射光，其中部分瑞利散射光和部分拉曼散射光被电控调焦单元收集并准直，然后经二向分光片透射进入拉曼光谱信号分离和采集单元，将发散的光准直成平行光，是为了减少拉曼散射光信号在传递至拉曼光谱信号分离和采集单元前的衰减；进入拉曼光谱信号分离和采集单元中的平行瑞利散射光信号和拉曼散射光信号经高通滤波器滤除瑞利散射光信号后，由第三聚焦镜汇集进入光谱仪，在光谱仪中形成拉曼光谱信号传输至谱图绘制模块和聚焦评价模块，谱图绘制模块绘制拉曼光谱图，聚焦评价模块根据拉曼光谱信号计算聚焦评价函数值，并传输至位移控制模块，位移控制模块根据聚焦评价函数值确定电控调焦单元的调焦方向和距离,并根据确定的控制电控调焦单元调节焦距，实现自动调焦功能。调焦完成后，激光器发射的激光光束精确聚焦在待测试样品表面，此时，通过电控调焦单元收集在待测样品表面产生的拉曼散射光，并准直，经二向分光片透射至拉曼光谱信号分离和采集单元进行拉曼光谱的采集，采集的拉曼光谱输入至谱图绘制模块绘制拉曼光谱图，完成拉曼光谱的采集。
此外，需要说明的是，本发明上述采集装置通过选择合适的激光器、二向分光片、高通滤波器以及光谱仪，可以适用于其他波长激光的光谱采集。
本发明上述采集装置，结构紧凑合理，体积小，通过电控调焦单元、聚焦评价模块及位移控制模块能够实现快速且精确的自聚焦功能，同时提高拉曼光谱的激发效率和收集效率，实现微型化激光拉曼光谱采集，且对使用环境和运输条件要求低，适用于车载光谱探测系统等移动端微型光谱探测。
本发明实施例还提供了一种微型化激光拉曼光谱采集方法，含有以下步骤：
S1、激光发射单元发射准直激光至二向分光片，经二向分光片反射后进入电控调焦单元，经电控调焦单元聚焦后，照射在待测试样品表面形成光斑，光斑范围内激发出瑞利散射光和拉曼散射光。
S2、电控调焦单元收集瑞利散射光信号和拉曼散射光信号并进行准直，准直后的瑞利散射光信号和拉曼散射光信号透过二向分光片进入拉曼光谱信号分离和采集单元。
S3、拉曼光谱信号分离和采集单元收到瑞利散射光信号和拉曼散射光信号后，滤除瑞利散射光信号，并对拉曼散射光信号进行聚焦，然后转化为拉曼散射信号I(λ)发送至谱图绘制模块和聚焦评价模块，λ为波长。
S4、谱图绘制模块根据拉曼散射信号I(λ)绘制拉曼光谱图，聚焦评价模块根据拉曼散射信号I(λ)计算聚焦评价函数值E(l)，l为电动位移机构绝对移动的距离，并将聚焦评价函数值E(l)发送至位移控制模块，位移控制模块根据聚焦评价函数值E(l)确定电控调焦单元的调焦方向和距离,并根据确定的调焦方向和距离控制电控调焦单元调节焦距。
S5、重复步骤S1-S4，直至位移控制模块中循环区间的长度xn小于设定阈值，此时位移控制模块中记录的焦点位置x0即为聚焦过程得到的聚焦效果最好的位移台绝对位置L；位移控制模块控制电控调焦单元调节位移台的位置至聚焦效果最好的位移台绝对位置L，此时按照上述步骤S1-S3获得拉曼散射信号发送至谱图绘制模块，由谱图绘制模块绘制的拉曼光谱即为采集的最优化拉曼光谱。
具体地，位移控制模块按照最优极值搜索算法根据聚焦评价函数值E(l)确定调焦方向和距离。设设定阈值为0.4mm，参见图3，其具体步骤为：把整个可移动的范围设为循环区间，xmin、xmax分别为循环区间的左端点和右端点，然后计算循环区间的长度，并找到两个三分点x1、x2，采集两个三分点位置的光谱并使用聚焦评价模块计算聚焦评价函数值
Figure BDA0002775130330000101
比较两个聚焦评价函数值
Figure BDA0002775130330000102
若
Figure BDA0002775130330000103
则xmin＝x1，确定下一个循环区间的左端点为x1，右端点为xmax，否则xmax＝x2，确定下一个循环区间的左端点为xmin，右端点为x2，由此选择下一个循环区间选择为左端点到右侧的三分点还是左侧三分点到右端点，完成后计算循环区间长度并判断是否符合设定阈值，不符合就继续循环，符合则跳出循环并选取区间中点作为焦点位置对应的位移台绝对位置。例如：设定阈值为0.4mm，若L≤0.4mm，则焦点位置
Figure BDA0002775130330000104
此时完成聚焦。由于聚焦评价函数曲线的最大值点位置对应电控变焦单元焦点位置刚好位于待测试样品表面，此情况下待测试样品表面光斑尺寸最小，激发光束激发待测试样品以及拉曼散射信号准直效果最好，将最优极值搜索算法与聚焦评价相结合，进而确定焦点位置对应的位移台绝对位置，从而控制位移台移动至焦点位置，使激光光束精确聚焦在待测试样品表面，此时，能够精确实现自聚焦拉曼光谱信号的采集。
本发明上述采集方法将电控变焦、聚焦评价及光谱探测相结合，利用二向分光片将激光激发样品得到的拉曼散射光信号无损分离，并使用分离得到的拉曼散射光信号计算聚焦评价函数值，利用聚焦评价函数极值点与焦点精确对应的特性，通过聚焦评价函数值确定调焦方向和距离，控制电控变焦单元改变探测距离寻找焦点，控制激发光束自聚焦于待测样品表面，实现快速且精确的自聚焦功能，同时提高拉曼光谱的激发效率和收集效率，实现微型化激光拉曼光谱采集。
上述实施例用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种微型化激光拉曼光谱采集装置，其特征在于，包括：
二向分光片；
激光发射单元，放置于二向分光片的光路入射方向，用于发射准直激光；
电控调焦单元，放置于二向分光片的光路反射方向，用于调节焦距；电控调焦单元包括第一聚焦镜、第二聚焦镜及连接第一聚焦镜或第二聚焦镜的电动位移机构，第一聚焦镜放置于二向分光片与第二聚焦镜之间，电动位移机构包括位移台和与位移台连接位移控制组件，第一聚焦镜或第二聚焦镜安装于位移台上；
拉曼光谱信号分离和采集单元，放置于二向分光片的透射方向，用于滤除二向分光片透射的瑞利散射信号并收集二向分光片透射的拉曼散射信号；
控制单元，设有谱图绘制模块、聚焦评价模块以及与电控调焦单元连接的位移控制模块，所述谱图绘制模块与拉曼光谱信号分离和采集单元连接，用于绘制拉曼谱图；所述聚焦评价模块与拉曼光谱信号分离和采集单元连接，用于将拉曼散射信号转化为聚焦评价函数值；所述位移控制模块分别与位移控制组件和聚焦评价模块连接，用于确定电控调节单元调焦的方向和距离，并控制电控调节单元移动方向和距离；
自动调焦时，位移控制模块按照最优极值搜索算法根据聚焦评价函数值E（l）确定电控调焦单元的调焦方向和距离，l为电动位移机构绝对移动的距离，其具体步骤为：把整个可移动的范围设为循环区间，x min、x max分别为循环区间的左端点和右端点，然后计算循环区间的长度，并找到两个三分点x 1、x 2，采集两个三分点位置的光谱并使用聚焦评价模块计算聚焦评价函数值E x1、E x2，比较两个聚焦评价函数值E x1、E x2，若E x1≤E x2，则x min=x 1，确定下一个循环区间的左端点为x 1，右端点为x max，否则x max=x 2，确定下一个循环区间的左端点为x min，右端点为x 2，由此选择下一个循环区间选择为左端点到右侧的三分点还是左侧三分点到右端点，完成后计算循环区间长度并判断循环区间的长度x n 是否小于设定阈值，若大于等于设定阈值就继续循环，若小于设定阈值，则跳出循环并选取循环区间中点作为焦点位置对应的位移台绝对位置L；位移控制模块控制电控调焦单元调节位移台的位置至聚焦效果最好的位移台绝对位置L。
2.如权利要求1所述的微型化激光拉曼光谱采集装置，其特征在于，所述激光发射单元还包括依次顺序放置的激光器、激光准直镜、窄带滤波器以及反射镜，所述反射镜放置于二向分光片的光路入射方向。
3.如权利要求1所述的微型化激光拉曼光谱采集装置，其特征在于，所述位移控制组件为位移控制器。
4.如权利要求1所述的微型化激光拉曼光谱采集装置，其特征在于，所述位移控制组件包括电机控制器和与电机控制器连接的电机驱动器，所述电机控制器与所述位移控制模块电连接，所述驱动器与所述位移台连接。
5.如权利要求1所述的微型化激光拉曼光谱采集装置，其特征在于，所述拉曼光谱信号分离和采集单元包括依次顺序放置的高通滤波器和光谱仪，所述高通滤波器位于二向分光片与光谱仪之间，所述光谱仪与所述谱图绘制模块和聚焦评价模块连接。
6.如权利要求5所述的微型化激光拉曼光谱采集装置，其特征在于，所述拉曼光谱信号分离和采集单元还包括第三聚焦镜，所述第三聚焦镜放置于高通滤波器与光谱仪之间。
7.一种微型化激光拉曼光谱采集方法，其特征在于，含有以下步骤：
S1、激光发射单元发射准直激光至二向分光片，经二向分光片反射后进入电控调焦单元，经电控调焦单元聚焦后，照射在待测试样品表面形成光斑，光斑范围内激发出瑞利散射光和拉曼散射光；
S2、电控调焦单元收集瑞利散射光信号和拉曼散射光信号并进行准直，准直后的瑞利散射光信号和拉曼散射光信号透过二向分光片进入拉曼光谱信号分离和采集单元；
S3、拉曼光谱信号分离和采集单元收到瑞利散射光信号和拉曼散射光信号后，滤除瑞利散射光信号，并对拉曼散射光信号进行聚焦，然后转化为拉曼散射信号I（λ）发送至谱图绘制模块和聚焦评价模块，λ为波长；
S4、谱图绘制模块根据拉曼散射信号I（λ）绘制拉曼光谱图，聚焦评价模块根据拉曼散射信号I（λ）计算聚焦评价函数值E（l），l为电动位移机构绝对移动的距离，并将聚焦评价函数值E（l）发送至位移控制模块，位移控制模块按照最优极值搜索算法根据聚焦评价函数值E（l）确定电控调焦单元的调焦方向和距离，并根据确定的调焦方向和距离控制电控调焦单元调节焦距；位移控制模块确定电控调焦单元的调焦方向和距离的具体步骤为：把整个可移动的范围设为循环区间，x min、x max分别为循环区间的左端点和右端点，然后计算循环区间的长度，并找到两个三分点x 1、x 2，采集两个三分点位置的光谱并使用聚焦评价模块计算聚焦评价函数值E x1、E x2，比较两个聚焦评价函数值E x1、E x2，若E x1≤E x2，则x min=x 1，确定下一个循环区间的左端点为x 1，右端点为x max，否则x max=x 2，确定下一个循环区间的左端点为x min，右端点为x 2，由此选择下一个循环区间选择为左端点到右侧的三分点还是左侧三分点到右端点，完成后计算循环区间长度并判断是否符合设定阈值，不符合就继续循环，符合则跳出循环并选取区间中点作为焦点位置对应的位移台绝对位置；
S5、重复步骤S1-S4，直至位移控制模块中循环区间的长度x n 小于设定阈值，此时位移控制模块中记录的焦点位置x 0即为聚焦过程得到的聚焦效果最好的位移台绝对位置L；位移控制模块控制电控调焦单元调节位移台的位置至聚焦效果最好的位移台绝对位置L，此时按照上述步骤S1-S3获得拉曼散射信号发送至谱图绘制模块，由谱图绘制模块绘制的拉曼光谱即为采集的最优化拉曼光谱。
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