CN115014515A - 一种集成式拉曼探头接插件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种集成式拉曼探头接插件，属于光学仪器领域，包括插头（1）、插座（2），插头（1）、插座（2）内部分别设有电接收装置（7）和供电装置（10），两者通过弹性卡扣（22）和卡槽（23）固定连接，插头（1）内固定有套装在集成式拉曼探头（3）发射光纤束和接收光纤束末端的插芯（4），插座（2）固定有与插芯（4）相匹配的插芯套管（9），所述查新套管（9）末端与光纤连机器连接，电接收装置（7）与集成式拉曼探头（3）内导电线连接。本发明不仅能实现拉曼探头的快速更换，同时能有效保护探头内部的光纤束，最重要的是能实现对集成式拉曼探头内部透镜的控制。

Description

一种集成式拉曼探头接插件

技术领域

本发明属于光学仪器领域，具体涉及一种集成式拉曼探头接插件。

背景技术

拉曼光谱仪的拉曼探头接口一般由发射光纤束连接器和接收光纤束连接器组成，通常两种连接器各自独立连接在拉曼光谱分析设备上，这种连接方式发射端和接收端光纤束末端无机械保护，在反复拆装过程中容易损伤光纤束，降低使用寿命。目前并没有专门用于集成式拉曼探头连接的接插件，集成式拉曼探头通过电流控制其内部透镜，现有技术中最接近的只有光纤束接插件，这种连接装置同样不能避免上述问题，而且也并未集成电机或者控制信号通道，不能实现对集成式拉曼探头内部透镜的控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种集成式拉曼探头接插件，能快速接插拉曼探头，而且能有效保护发射光纤束和接收光纤束末端，提高使用寿命，还能实现对拉曼探头内部透镜的控制。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种集成式拉曼探头接插件，包括插头、插座：

所述插头包括集成式拉曼探头，套装于集成式拉曼探头发射光纤束和接收光纤束末端的插芯，与集成式拉曼探头内导电线连接的电接收装置，以及用于封装光纤束、导电线、插芯的封闭绝缘的第一外壳，所述第一外壳的前段与集成式拉曼探头外壳固定连接，所述插芯贯穿第一外壳的后段端面，并固定连接在第一外壳的后段端面上，所述第一外壳在后段端面安装有电接收装置；

所述插座包括第二外壳，所述第二外壳设有与第一外壳后段相匹配的开口凹槽，所述第二外壳在凹槽开口端外侧对称的端面设有向外延伸的镜像凸缘，所述凸缘开有螺纹通孔；以及固定于开口凹槽内与插芯相匹配的插芯套管，和活动连接于第二外壳且与电接收装置相匹配的供电装置；所述插芯套管贯穿外壳后端，插芯套管尾端固定连接有光纤连接器。

作为优选，所述插芯套管内封装有滤光系统，所述滤光系统包括从插芯套管由前端往后端依次设置的光纤准直透镜、滤光片、耦合透镜；与发射光纤束插芯连接的插芯套管内滤光片采用单片带通滤光片，与接收光纤束插芯连接的插芯套管内滤光片采用单片长通滤光片。

作为优选，所述光纤准直透镜、耦合透镜采用单片双焦透镜。

作为优选，所述供电装置包括供电板，固定板，供电接口；所述供电板垂直固定于固定板一侧端面上，供电接口固定于固定板另一侧端面上，所述固定板四角设有通孔，所述第二外壳一侧外表面设有与通孔相匹配的凸柱，和与供电板相匹配的矩形通槽，所述凸柱开有轴向螺纹孔，所述通孔直径大于螺纹孔直径，所述供电板通过矩形通孔槽进入开口凹槽内，所述固定板内部设有若干导电线连通供电板和供电接口。

作为优选，所述第一外壳的前段由与集成式拉曼探头连接处往后呈外扩型锥台或棱台；所述第一外壳的中段呈矩形或圆柱形，且所述第一外壳的中段外表面设有若干条形槽；所述第一外壳的后段呈圆柱形，或圆角矩形，或一侧圆角另一侧矩形的筒状外形，且所述第一外壳的后段径向尺寸小于中段。

作为优选，所述第一外壳后段外侧表面与第二外壳凹槽内侧表面，设有相匹配的导向槽和凸起导轨，所述导向槽和凸起导轨的中心线位于导向槽和导轨所在表面的对称轴线左侧或右侧。

作为优选，所述第一外壳侧面内部设有内陷的容纳槽，所述容纳槽在第一外壳中段连接处设有开口，所述容纳槽前端面一体成型有弹性卡扣，所述弹性卡扣在容纳槽开口处设有与其形状相匹配的向上的凸起按钮，弹性卡扣紧贴着第一外壳内表面，在第一外壳后段同一侧面开有通孔槽，所述弹性卡扣的卡扣由通孔槽伸出第一外壳外表面，所述第二外壳设有与卡扣相匹配的卡槽。

作为优选，所述电接收装置为若干电极触点，所述供电板前端表面设有若干与其相匹配的电机簧片。

作为优选，所述固定板内设置有ID识别芯片，所述ID识别芯片与供电板和供电接口通过导线连接。

作为优选，所述电接收装置包括供电接收线圈和通讯耦合线圈，所述集成式拉曼探头内导电线通过驱动电路板与电接收装置连接，所述驱动电路板上集成有ID识别芯片，所述驱动电路板固定于第一外壳内；所述供电板设有与所述供电接收线圈和所述通讯耦合线圈相匹配的供电励磁线圈和通讯耦合线圈。

作为优选，所述电接收装置包括供电接收线圈和光通讯窗口；所述集成式拉曼探头内导电线通过驱动电路板与电接收装置连接，所述驱动电路板固定于第一外壳内；所述供电板设有与所述供电接收线圈和所述光通讯窗口相匹配的供电励磁线圈和光通讯窗口；所述光通讯窗口包括高速光发射和光接收模块。

作为优选，所述电接收装置位于两插芯之间，或位于两插芯外围。

本发明的有益效果为：

1、将集成式拉曼探头的发射光纤束和接收光纤束封装在第一外壳内，同时通过插芯与外界连接，有效地保护了光纤束，延长了集成式拉曼探头的使用寿命。

2、通过供电装置和电接收装置，能向集成式拉曼探头内部传输电信号，从而实现对集成式拉曼探头内部透镜的控制。

3、接插件通过弹性卡扣和卡槽实现插头和插座的快速拔插，使用方便还能实现可靠的连接。

4、插芯套管封装了滤光系统，能进一步滤除光信号传输过程中的杂光，提高目标拉曼信号的收集率。

5、可选择性的集成ID识别芯片，ID芯片与每个集成式拉曼探头唯一绑定，这样可以通过计算机智能记录每个探头的使用情况。

附图说明

图1为本发明的一个较佳实施例的插头示意图1；

图2为本发明的一个较佳实施例的插座示意图1；

图3为本发明的一个较佳实施例的插座示意图2；

图4为本发明的一个较佳实施例的插头示意图2；

图5为本发明的一个较佳实施例的电极连接式插头正视图；

图6为本发明的一个较佳实施例的电磁耦合式插头正视图；

图7为本发明的一个较佳实施例的光电耦合式插头正视图；

图8为本发明的一个较佳实施例的电磁耦合式插头局部正面剖视图；

图9为本发明的一个较佳实施例的插座正视图。

附图标识列表：

1、插头；2、插座；3、集成式拉曼探头；4、插芯；5、驱动电路板；6、第一外壳；7、迪安接收装置；8、第二外壳；9、插芯套管；10、供电装置；11、光纤连接器；12、光纤准直透镜；13、滤光片；14、耦合透镜；15、供电板；16、固定板；17、供电接口；18、凸柱；19、导向槽；20、凸起导轨；21、容纳槽；22弹性卡扣；23，卡槽；24、ID识别芯片；25、按钮；26、卡扣。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1-3所示，本发明的一个较佳实施例提供了一种集成式拉曼探头接插件，包括插头1、插座2，

所述插头1的左侧为集成式拉曼探头3，右侧为与其固定连接的第一外壳6，第一外壳6需采用绝缘材料，比如塑料或其他绝缘材料，因为第一外壳6内封装有电路系统，绝缘能保证使用者安全；第一外壳6前段即从与集成式拉曼探头3连接处，从左往右，呈外扩四棱台状，在其后的中段为矩形筒状，中段上下表面设有若干条形槽，以增加摩擦力，再之而后的后段为一端为半圆筒状，其他部分为矩形筒状，其后段的径向尺寸小于中段，后段外侧表面上设有一或多个导向槽19或者凸起导轨20，所述导向槽19或凸起导轨20不能与侧面的中心轴线重叠，以免后段各相对侧面轴对称时，将发射光纤和接收光纤与后续设备接反；整个第一外壳6外部封闭，内部中空；

所述集成式拉曼探头3末端有发射光纤束和接收光纤束，以及导电线，所述发射光纤束和接收光纤束分别套装在两个陶瓷插芯4内，所述插芯4贯穿第一外壳6后端端面，并固定在其上；第一外壳6后段端面上固定安装有电接收装置7，所述与集成式拉曼探头3内导电线与电接收装置7连接，从而为集成式拉曼探头3提供电能，进而实现对集成式拉曼探头3内透镜的控制；

所述插座2包括第二外壳8，插芯套管9，供电装置10，所述第二外壳8外部呈矩形，但并不仅限于此形状，可根据需求采用其他形状，其内部设有与第一外壳6后段相匹配的开口凹槽，所述第二外壳8在凹槽开口端，前后侧面设有向外延伸的镜像圆角矩形凸缘，所述圆角矩形凸缘开有螺纹通孔，整个第二外壳8插入拉曼光谱仪内部，圆角矩形凸缘卡在拉曼光谱仪外壳外部，拉曼光谱仪外壳设有与圆角矩形凸缘螺纹通孔相匹配的螺纹孔，两者通过螺丝固定连接，从而将第二外壳固定在拉曼光谱仪上；所述第二外壳8内表面设有与第一外壳6外表面上导向槽19或凸起导轨20相匹配的凸起导轨20或导向槽19；

所述插芯套管9贯穿第二外壳8尾部端面并固定在其上，所述插芯套管9尾端连接有光纤连接器11，所述光纤连接器11可选用SMA座或其他连接器，在插芯套管9内封装有滤光系统，所述滤光系统为由前往后依次设置的光纤准直透镜12、滤光片13、耦合透镜14，所述光纤准直透镜12、耦合透镜14采用单片双焦透镜，也可以采用其他透镜或透镜组，以完成对光信号的扩束和汇聚，在与发射光纤束插芯连接的插芯套筒内采用单片带通滤光片，可以滤除激光在传输光路中产生的拉曼散射光和其他背景杂光，在与接收光纤束插芯连接的插芯套管内滤光片采用单片长通滤光片，可以滤除收集的信号光中残留的瑞利散射光和其他背景杂光，此处的滤光系统能进一步地提高拉曼光谱仪对目标拉曼散射光的收集率，有效减少干扰光信号；

所述供电装置10包括供电板15，固定板16，供电接口17，所述固定板16四角开有通孔，所述第二外壳8顶端面四角设有与固定板16通孔相匹配的凸柱18，凸柱18设有轴向的螺纹孔，固定板16通过螺丝与第二外壳8固定连接，所述供电板15垂直于固定板16，所述第二外壳顶部端面设有与固定板15相匹配的矩形通槽，供电板15通过矩形通槽进入第二外壳8的开口凹槽内，供电板15的形状与电接收装置7相匹配，所述供电接口17固定在固定板16顶部端面，所述固定板16内部设有若干导线，连通供电板15和供电接口17，供电接口17与拉曼光谱仪连接，为供电板15提供电能和控制信号；整个供电装置10采用可拆卸的方式与第二外壳8连接，可以根据拉曼探头的电接收装置7灵活更换，也方便后期维修。

如图4所示，另一种实施方式，第一外壳6前段、中段、后段别为外扩锥台形，圆筒形，矩形；需注意，图4只是展示了另一种外形，但不仅限于此，第一外壳6前中后段外形可根据需求任意设计，比如前段为棱台形，中段为矩形，后段为圆筒形等，只要使用方便即可。

如图5所示，插头1、插座2通过电极触点连接，所述电接收装置7为电极触点，所述供电板15上设有与其相匹配的电极簧片，当插头1插入插座2后，两者紧密接触，实现为集成式拉曼探头3供电，并由后续的电路控制系统控制电流大小，从而控制集成式拉曼探头内的透镜；同时固定板16内集成有ID识别芯片24通过导线分别与供电板15和供电接口17连接，能够自动识别每个拉曼探头，从而通过计算机记录其使用情况。

如图6所示，另一种实施方式，插头1、插座2通过电磁耦合连接，所述电接收装置7包括供电接收线圈和通讯耦合线圈，所述集成式拉曼探头3内导电线与驱动电路板5连接，所述驱动电路板5与电接收装置7通过导线连接，同时驱动电路板5上集成有ID识别芯片24，所述驱动电路板5固定于第一外壳6内；所述供电板15设有与上述供电接收线圈和通讯耦合线圈相匹配的供电励磁线圈和通讯耦合线圈，所述的供电励磁线圈为驱动电路板5提供电能，通讯耦合线圈为驱动电路板5提供控制信号。

如图7所示，另一种实施方式，插头1、插座2通过光电耦合连接，所述电接收装置7包括供电接收线圈和光通讯窗口；所述集成式拉曼探头3内导电线与驱动电路板5连接，所述驱动电路板5与电接收装置7通过导线连接，所述驱动电路板5固定于第一外壳6内；所述供电板15设有与上述供电接收线圈和光通讯窗口相匹配的供电励磁线圈和光通讯窗口，所述光通讯窗口包括高速光发射和光接收模块；所述供电励磁线圈为驱动电路板5提供电能，所述光通讯窗口为驱动电路板5提供控制信号。

如图8所示，所述第一外壳6上下侧面内部设有内陷的矩形容纳槽21，所述容纳槽21在第一外壳6中段连接处设有矩形开口，所述容纳槽21左端面一体成型有弹性卡扣22，所述弹性卡扣22在容纳槽21矩形开口处设有与其形状相匹配的向上的凸起按钮25，按钮25外表面也设有若干条形槽，增加摩擦力，所述弹性卡扣22紧贴着第一外壳6内表面和容纳槽21侧面，在第一外壳6后段上下侧面开有通孔槽，所述弹性卡扣22的卡扣26由通孔槽伸出第一外壳6外表面，所述第二外壳8设有与卡扣相匹配的卡槽23，当插头1插入插座2时，卡扣的导向斜面与第二外壳8内表面接触，会将弹性卡扣22押入容纳槽21内，直到卡扣26进入到卡槽23内，由于弹性恢复力作用，使其向上弹起，卡在卡槽23内，当需要分开时，按压按钮25即可将卡扣26脱离卡槽23，从而实现分离，需注意，弹性卡扣22也可以设置在第一外壳6的前后表面，卡槽23的位置也随其变化，而且弹性卡扣22可以只设置单个或者设置多个。

如图9所示，两插芯4相距较近，此时所述电接收装置7设置在插芯4的外围，按照上面的其他实施方式，当两插芯4相距较远时，电接收装置7就可以设置在两插芯4之间的位置。需注意，正常情况下插芯4置于端面的两端，但并非一定要如此设置，插芯4和电接收装置7的位置可以根据实际需求来配置。

需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集成式拉曼探头接插件，包括插头（1）、插座（2），其特征在于：

所述插头（1）包括集成式拉曼探头（3），套装于集成式拉曼探头（3）发射光纤束和接收光纤束末端的插芯（4），与集成式拉曼探头（3）内导电线连接的电接收装置（7），以及用于封装光纤束、导电线、插芯（4）的封闭绝缘的第一外壳（6），所述第一外壳（6）的前段与集成式拉曼探头（3）外壳固定连接，所述插芯（4）贯穿第一外壳（6）的后段端面，并固定连接在第一外壳（6）的后段端面上，所述电接收装置（7）固定安装于第一外壳（6）的后段端面上；

所述插座（2）包括第二外壳（8），所述第二外壳（8）设有与第一外壳（6）后段相匹配的开口凹槽，所述第二外壳（8）在凹槽开口端外侧对称的端面设有向外延伸的镜像凸缘，所述凸缘开有螺纹通孔；以及固定于开口凹槽内与插芯（4）相匹配的插芯套管（9），和活动连接于第二外壳（8）且与电接收装置（7）相匹配的供电装置（10）；所述插芯套管（9）贯穿第二外壳（8）后端，插芯套管（9）尾端固定连接有光纤连接器（11）。

2.根据权利要求1所述的集成式拉曼探头接插件，其特征在于：所述插芯套管（9）内封装有滤光系统，所述滤光系统包括从插芯套管（9）由前端往后端依次设置的光纤准直透镜（12）、滤光片（13）、耦合透镜（14）；与发射光纤束插芯连接的插芯套管内滤光片采用单片带通滤光片，与接收光纤束插芯连接的插芯套管内滤光片采用单片长通滤光片，所述光纤准直透镜（12）、耦合透镜（14）采用单片双焦透镜。

3.根据权利要求2所述的集成式拉曼探头接插件，其特征在于：所述供电装置（10）包括供电板（15），固定板（16），供电接口（17）；所述供电板（15）垂直固定于固定板（16）一侧端面上，所述供电接口（17）固定于固定板（16）另一侧端面上，所述固定板（16）四角设有通孔，所述第二外壳（8）一侧外表面设有与通孔相匹配的凸柱（18），以及与供电板（15）相匹配的矩形通槽，所述凸柱（18）开有轴向螺纹孔，所述通孔直径大于螺纹孔直径，所述供电板（15）通过矩形通孔槽进入开口凹槽内，所述固定板（16）内部设有若干导电线连通供电板（15）和供电接口（17）。

4.根据权利要求3所述的集成式拉曼探头接插件，其特征在于：所述第一外壳（6）的前段由与集成式拉曼探头（3）连接处往后呈外扩型锥台或棱台；所述第一外壳（6）的中段呈矩形或圆柱形，且中段外表面设有若干条形槽；所述第一外壳（6）的后段呈圆柱形，或圆角矩形，或一侧圆角另一侧矩形的筒状外形，且所述第一外壳（6）的后段径向尺寸小于中段。

5.根据权利要求4所述的集成式拉曼探头接插件，其特征在于：所述第一外壳（6）的后段外侧表面与第二外壳（8）的凹槽内侧表面，设有相匹配的导向槽（19）和凸起导轨（20），所述导向槽（19）和所述凸起导轨（20）的中心线位于导向槽和导轨所在表面的对称轴线左侧或右侧。

6.根据权利要求5所述的集成式拉曼探头接插件，其特征在于：所述第一外壳（6）的侧面内部设有内陷的容纳槽（21），所述容纳槽（21）在第一外壳（6）中段连接处设有开口，所述容纳槽（21）前端面一体成型有弹性卡扣（22），所述弹性卡扣（22）在容纳槽（21）开口处设有与其形状相匹配的向上的凸起按钮（25），弹性卡扣（22）紧贴着第一外壳（6）内表面，在第一外壳（6）后段同一侧面开有通孔槽，所述弹性卡扣（22）的卡扣（26）由通孔槽伸出第一外壳（6）外表面，所述第二外壳（8）设有与卡扣（26）相匹配的卡槽（23）。

7.根据权利要求6所述的集成式拉曼探头接插件，其特征在于：所述电接收装置（7）为若干电极触点，所述供电板（15）前端表面设有若干与其相匹配的电机簧片，所述固定板（16）内设置有ID识别芯片（24），所述ID识别芯片与供电板（15）和供电接口（17）通过导线连接。

8.根据权利要求6所述的集成式拉曼探头接插件，其特征在于：所述电接收装置（7）包括供电接收线圈和通讯耦合线圈，所述集成式拉曼探头（3）内导电线通过驱动电路板（5）与电接收装置（7）连接，所述驱动电路板（5）上集成有ID识别芯片（24），所述驱动电路板（5）固定于第一外壳（6）内；所述供电板（15）设有与所述供电接收线圈和所述通讯耦合线圈相匹配的供电励磁线圈和通讯耦合线圈。

9.根据权利要求6所述的集成式拉曼探头接插件，其特征在于：所述电接收装置（7）包括供电接收线圈和光通讯窗口；所述集成式拉曼探头（3）内导电线通过驱动电路板（5）与电接收装置（7）连接，所述驱动电路板（5）固定于第一外壳（6）内；所述供电板（15）设有与所述供电接收线圈和所述光通讯窗口相匹配的供电励磁线圈和光通讯窗口；所述光通讯窗口包括高速光发射和光接收模块。

10.根据权利要求7-9任一项所述的集成式拉曼探头接插件，其特征在于：所述电接收装置（7）位于两插芯（4）之间，或位于两插芯外围。

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