CN115420382B - 一种拉曼探头及其工作系统和工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拉曼探头及其工作系统和工作方法，属于光学仪器领域，该探头包括光源，滤光结构，驱动机构，聚焦透镜，以及信号收集装置，从光源发出的激发光依次经过带通滤光膜，然后经聚焦透镜汇聚于被测样品，样品被激发的散射光经聚焦透镜汇聚后通过长通滤光膜，最后汇聚于信号收集装置；所述滤光结构过滤光源在传输介质中的拉曼散射和其他杂光，以及样品被激发的散射光中的瑞利散射光和其他杂光，所述聚焦透镜与驱动机构连接，实现精准位移或改变焦距，从而动态调整拉曼探头探测深度；该探头不仅能高效收集拉曼信号，同时还可灵活适应不同的检测场景，无需频繁更换探头，使用方便，且节约成本。

Description

一种拉曼探头及其工作系统和工作方法

技术领域

本发明属于光学仪器领域，具体涉及一种拉曼探头及其工作系统和工作方法。

背景技术

拉曼光谱作为物体的一种“指纹”散射光谱，具有分析效率高、样品用量少、适用性强的特点，能够反映物质分子结构的情况，并提供物质结构的丰富信息。因此，拉曼光谱仪广泛应用于科研院所、高等院校、化学实验、安防、公共安全、生物和医学领域，研究物质成分的判断和确认，还可以应用于刑侦及珠宝玉石行业，进行毒品的检测和珠宝玉石的鉴定。

拉曼探头是拉曼光谱仪的组成部件之一，其主要功能是发射激发光和收集信号光。拉曼光谱仪及拉曼探头主要用于成分分析和医疗仪器等领域。目前，拉曼探头按照工作距离的长短主要分为普通拉曼探头和远程拉曼探头。其中，远程拉曼探头主要采用光纤及光纤束传输的方式，其相对于普通拉曼探头具有工作距离远和可在更严苛条件下工作的优点，但其制造工艺相对受到更多限制，且其收集效率相对较低，最重要的是现有技术拉曼探头都是固定封装，应对不同的探测深度，只能更换探头，使用不方便而且成本高。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种拉曼探头，具有有效的滤光结构，可高效收集拉曼信号，并可精准调控探测距离，灵活应对不同的探测场景。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种拉曼探头工作系统，包括光源，滤光结构，驱动机构，聚焦透镜，以及信号收集装置，所述滤光结构为镀在光源出射端面，或位于光源和聚焦透镜之间的基底玻璃片外表面，或聚焦透镜外表面，或信号收集器端面的滤光膜；所述聚焦透镜通过驱动机构实现精准调节拉曼探头探测距离。

作为优选，所述聚焦透镜为液体填充透镜，所述液体填充透镜包括两片密封连接的透光率高于50%的弹性聚合薄膜作为透镜的前后端面，以及与其连通的容液仓，容液仓内存储有透光率高于50%的液体，通过驱动机构挤压容液仓，从而改变聚合薄膜形变量，进而改变透镜焦距，从而改变拉曼探头探测距离。

作为优选，所述聚焦透镜为球透镜、凸透镜、轴棱锥透镜、梯度折射率透镜任一种，所述驱动机构与聚焦透镜固定连接，通过驱动机构移动聚焦透镜，从而改变拉曼探头探测距离。

作为优选，所述聚焦透镜为若干凹凸透镜的组合透镜，其首尾端透镜与外壳固定连接，中间每块透镜独立与驱动机构连接，通过驱动机构精准移动中间的每块透镜，从而改变组合透镜焦距，也即改变拉曼探头探测距离。

作为优选，所述驱动机构为通电压电陶瓷环或螺旋波纹形记忆合金。

作为优选，所述光源为一根与激光器连接的激发光纤。

作为优选，所述信号收集装置为围绕光源的若干接收光纤。

作为优选，所述信号收集装置端面采用球面或斜面。

作为优选，所述滤光结构为设置于光源到聚焦透镜之间的带通滤光膜，以及设置于聚焦透镜到信号收集装置之间的长通滤光膜；所述带通滤光膜镀在光源出射端面，或镀在置于光源和聚焦透镜间基底玻璃片外表面中心，或非液体聚焦透镜外表面中心任一处，且为实心圆形，大小与光源相匹配；所述长通滤光膜镀在信号接收装置端面，或置于信号收集装置和聚焦透镜间基底玻璃片外表面，或非液体聚焦透镜外表面任一处，且大小和形状与信号收集装置相匹配。

作为优选，所述带通滤光膜允许波长782nm至788nm光通过；所述长通滤光膜允许波长810nm至1300nm光通过。

上述拉曼探头的工作系统的工作方法，从光源发出的激发光依次经过滤光结构，然后经聚焦透镜汇聚于被测样品，样品被激发的散射光经聚焦透镜汇聚后通过滤光结构，最后汇聚于信号收集装置，所述滤光结构过滤传输介质中的拉曼散射光，以及样品被激发的瑞利散射光和其他背景杂光，所述驱动机构改变聚焦透镜位置或焦距。

一种拉曼探头，包括激发光纤，围绕激发光纤的若干接收光纤，位于光纤束边缘等距环形分布有若干根导电线，封装激发光纤和接收光纤、导电线的绝缘外壳一；以及依次设置于光纤端面外侧的滤光结构和聚焦透镜；所述滤光结构为设置于激发光纤到聚焦透镜之间的带通滤光膜，以及设置于聚焦透镜到接收光纤之间的长通滤光膜；还有封装滤光结构、聚焦透镜的绝缘外壳二，所述外壳二外套于外壳一，彼此密封固定连接，所述激发光纤、聚焦透镜共轴，所述导电线伸出光纤束端面，与驱动机构固定连接；所述驱动机构与聚焦透镜连接。

作为优选，所述聚焦透镜为液体填充透镜，所述液体填充透镜设有套环，所述套环包括外环和内环，内环外径小于外环内径，所述套环近光源端开口，另一端封闭但开有若干通孔，所述内环和外环空隙间设有封闭弹性环，弹性环内部中空形成环形腔，所述弹性环在内外环的连接端设有若干通道，所述通道与环形腔连通，并穿过通孔，与设置于套环径向的两片圆形闭合高透光性弹性聚合物薄膜连通，所述弹性环与聚合物薄膜形成完整密闭腔室，所述腔室内填充有高透光液体，所述聚合物薄膜直径等于内环内径，所述聚合物薄膜厚度由圆心至边缘逐渐增厚；所述套环开口端内嵌入驱动机构，所述驱动机构厚度小于内外环间空隙，所述内外环连接端外侧固定连接固定环，所述固定环与套环接触端设有若干与连接通道相匹配的凹槽，所述固定环内外径与套环的内外径相等；所述固定环另一端固定连接一环形玻璃片，所述固定环、环形玻璃片固定于外壳二内壁。

作为优选，所述聚焦透镜为球透镜、凸透镜、轴棱锥透镜、梯度折射率透镜任一种，固定于环形基底，所述环形基底外表面设有径向凸起的导轨，所述外壳二设有与其相匹配的凹槽，所述外壳二与环形基底，通过所述导轨和凹槽滑动连接，所述驱动机构固定连接于环形基底近光纤侧。

作为优选，所述聚焦透镜为若干凹凸透镜的组合透镜，每块透镜固定于环形基底内，其首端和尾端透镜的环形基底固定于外壳二内，与首尾端透镜之间的透镜连接的环形基底外表面设有径向凸起的导轨，所述外壳二设有与其相匹配的凹槽，所述外壳二与环形基底，通过所述导轨和凹槽滑动连接，每个环形基底与独立的驱动机构固定连接，驱动机构均设置为近光纤侧，每个位于前端的环形基底边缘都开有与后端驱动机构连接的导电线相匹配的凹槽，所述驱动机构直径小于环形基底直径。

作为优选，所述驱动机构为压电陶瓷环或螺旋波纹形记忆合金。

作为优选，接收光纤围绕激发光纤呈圆形排列或矩形排列。

作为优选，所述带通滤光膜镀在激发光纤出射端面，或镀在置于激发光纤和聚焦透镜间基底玻璃片外表面中心，或非液体聚焦透镜外表面中心任一处，大小形状与激发光纤相匹配；所述长通滤光膜镀在接收光纤端面，或镀在置于接收光纤和聚焦透镜间基底玻璃片外表面，或非液体聚焦透镜外表面任一处，所述长通滤光膜径向方向上在带通滤光膜外围，其大小形状与接收光纤相匹配。

作为优选，所述带通滤光膜允许波长782nm至788nm光通过；所述长通滤光膜允许波长810nm至1300nm光通过。

作为优选，所述接收光纤端面采用球面或斜面。

本发明的有益效果为：

因为将滤光膜分开镀在不同的基底端面上，从而大大降低了制作难度，提高了良品率，降低了制作成本，同时也能有效地过滤杂光，保证拉曼信号的有效收集。

球透镜像差大，信号收集效率低，本发明采聚焦透镜也采用组合透镜或液体透镜或如凸透镜、轴棱锥透镜、梯度折射率透镜等其他透镜替换常规的球透镜，以上透镜像差远远小于球透镜，从而有效提高了信号收集效率。

本发明的聚焦透镜可通过电机控制实现精准位移或变焦，从而动态改变拉曼探头的探测深度，灵活适应不同的探测场景，实用价值大大提高，既方便使用，又节约了更换探头的成本。

附图说明

图1液体填充透镜拉曼探头轴向剖视图，

图2液体填充透镜剖视图，

图3组合透镜拉曼探头轴向剖视图一，

图4组合透镜拉曼探头轴向剖视图二，

图5组合透镜拉曼探头轴向剖视图三，

图6组合透镜拉曼探头轴向剖视图四，

图7组合透镜拉曼探头轴向剖视图五，

图8组合透镜拉曼探头轴向剖视图六，

图9组合透镜拉曼探头轴向剖视图七，

图10组合透镜拉曼探头轴向剖视图八，

图11组合透镜拉曼探头轴向剖视图九，

图12组合透镜拉曼探头轴向剖视图十，

图13球透镜拉曼探头轴向剖视图，

图14光纤束端面示意图，

图15光纤束端面示意图二。

附图标识列表：

1、激发光纤，2、接收光纤，3、导电线，4、聚焦透镜，5、带通滤光膜，6、长通滤光膜，7、外壳一，8、外壳二，9、驱动机构，10、环形基底，11、套环，12、外环，13、内环，14、弹性环，15、通道，16、聚合物薄膜，17、固定环，18、环形玻璃片。

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。

本发明构思如下，提供一种拉曼探头工作系统及工作方法，包括光源，滤光结构，驱动机构，聚焦透镜，以及信号收集装置，光源发出激发光，依次经过滤光结构，过滤杂光，然后经聚焦透镜汇聚于被测样品表面和样品内部靠近表面的部分，样品被激发的散射光经聚焦透镜汇聚后通过滤光结构，过滤杂光，然后汇聚于信号收集装置，完成样品拉曼散射光的收集，所述聚焦透镜通过驱动机构改变位置或焦距，从而可以改变拉曼探头的探测距离，对于需要改变探测深度的场景，实用性大大增加，不仅使用方便，而且节约了频繁更换探头的成本。

所述滤光结构是镀在光源出射端面，或位于光源和聚焦透镜之间的基底玻璃片外表面，或聚焦透镜外表面，或信号收集器端面的滤光膜；所述滤光膜分为带通滤光膜和长通滤光膜，两种滤光膜分别允许波长为782nm至788nm和810nm至1300nm的光通过，前者用于过滤光源出射光中在传输介质中产生的拉曼散射光以及其他背景杂光，后者用于过滤样品激发的反射光中瑞利散射光及其他背景杂光；所述带通滤光膜镀在光源出射端面，或置于光源和聚焦透镜间基底玻璃片外表面中心，或非液体聚焦透镜外表面中心任一处，且大小形状与光源相匹配；所述长通滤光膜镀在信号接收装置端面，或置于信号收集装置和聚焦透镜间基底玻璃片外表面，或非液体聚焦透镜外表面任一处，且大小形状与信号收集装置相匹配；经过滤光结构过滤的光，能更有效的收集到我们需要的样品激发的拉曼散射光，而且采用分开镀膜的方式，大大降低了制作难度，提高了良品率，降低了制造成本；

作为一种实施方法，所述聚焦透镜为液体填充透镜，所述液体填充透镜包括两片密封连接的高透光性弹性聚合薄膜作为透镜的前后端面，以及与其连通的容液仓，容液仓内存储有高透光液体，通过驱动机构挤压容液仓，从而改变聚合薄膜形变量，进而改变透镜焦距，在不改变聚焦透镜位置的前提下，改变拉曼探头探测距离，这种方式相对信号收集效率高，同时能有效控制拉曼探头的体积。

作为另一种实施方法，所述聚焦透镜为球透镜、凸透镜、轴棱锥透镜、梯度折射率透镜任一种，所述驱动机构与聚焦透镜固定连接，通过驱动机构移动聚焦透镜，从而改变拉曼探头探测距离，这种方式因为采用单个透镜作为聚焦透镜，而且只要移动透镜位置，即可改变探测距离，结构简单，制作成本低。

作为另一种实施方法，所述聚焦透镜为若干凹凸透镜的组合透镜，其首尾端透镜与外壳固定连接，中间每块透镜独立与驱动机构连接，通过驱动机构精准移动中间的每块透镜，从而改变组合透镜焦距，也即改变拉曼探头探测距离，这种方式因为都采用的是固体透镜，信号收集效率更高。

上述所有实施方法中，所述驱动机构为通电压电陶瓷环或螺旋波纹形记忆合金，压电陶瓷环通过改变电压可以产生伸缩形变，所述螺旋波纹行记忆合金，当通过电流时，会因自身电阻发热，从而膨胀产生形变，当断电后，温度恢复后会恢复之前的形状，这两种材料都有体积小，形变可通过电流精准控制的优点。

上述实施方法中，光源可采用一根与激光器连接的激发光纤，所述信号收集装置可采用围绕光源的若干接收光纤所述信号收集装置端面采用球面或斜面，斜面可以是倾斜面朝向激发光纤，也可以是背离激发光纤；采用这种端面可以增大信号采集面，从而提高信号收集效率。

如图1所示，本发明的一种拉曼探头结构，包括激发光纤1，围绕激发光纤1的若干接收光纤2，所述接收光纤2端面可采用斜面或球面，增加信号收集面积，从而提高信号收集效率；位于光纤束边缘等距环形分布有若干根导电线3，所述导电线3采用导电性好且抗变形能力强的材料，比如铜、银等，给驱动机构9供电的同时对其起到支撑作用，封装激发光纤1和接收光纤2、导电线3的绝缘外壳一7；

以及依次设置于光纤端面外侧的滤光结构和驱动机构9，聚焦透镜4，所述聚焦透镜4为液体填充透镜，所述滤光结构为设置于激发光纤1到聚焦透镜4之间的带通滤光膜5，以及设置于聚焦透镜4到接收光纤2之间的长通滤光膜6；所述带通滤光膜5允许波长782nm至788nm光通过；所述长通滤光膜6允许波长810nm至1300nm光通过，前者用于过滤光源出射光中在传输介质中产生的拉曼散射光以及其他背景杂光，后者用于过滤样品激发的反射光中瑞利散射光及其他背景杂光，使用滤光结构能有效提高样品拉曼散射光的收集效率；

还有封装滤光结构、驱动机构9、聚焦透镜4的绝缘外壳二8，所述外壳二8外套于外壳一7，彼此密封固定连接；所述激发光纤1、聚焦透镜4共轴，所述导电线3伸出光纤束端面，与驱动机构9固定连接，所述驱动机构9可以为通电压电陶瓷环或螺旋波纹形记忆合金，压电陶瓷环通过改变电压可以产生伸缩形变，所述螺旋波纹行记忆合金，当通过电流时，会因自身电阻发热，从而膨胀产生形变，当断电后，温度恢复后会恢复之前的形状，两种材料都可以通过电流精准控制其形变量；

如图2所示，所述聚焦透镜4为液体填充透镜包括套环11，所述套环11包括外环12和内环13，内环13外径小于外环12内径，所述套环11近光源端开口，另一端封闭但开有若干通孔，所述内环13和外环12空隙间塞有封闭弹性环14，封闭弹性环14中空内部形成环形腔，所述弹性环14在套环11封闭端设有若干弹性材料制成的通道15，所述通道15与环形腔连通，并穿过通孔，与设置于套环11径向的两片圆形闭合透光率大于50%的弹性聚合物薄膜16连通，所述聚合物薄膜可采用氧化铈，氟化铝，氟化镁等材料，所述弹性环14与聚合物薄膜16形成完整密闭腔室，所述腔室内填充有高透光液体，所述高透光液体可以采用纯水或其他光学液体介质；

所述聚合物薄膜16直径等于内环13内径，即聚合物薄膜刚好将套环11内外环连接端的孔洞封住；所述聚合物薄膜16厚度由圆心至边缘逐渐增厚,当两聚合物薄膜16之间的腔室内填充高透光液体时，薄膜会从圆心处至边缘逐渐向外凸起，以到达凸透镜的效果，所述套环11开口端内嵌入驱动机构9，所述驱动机构9厚度小于内外环间空隙，这样不会与套环11内壁产生摩擦，影响其驱动效果，当驱动机构9通电后产生形变可以挤压弹性环14；

所述内外环连接端外侧固定连接固定环17，所述固定环17与套环11接触端，设有若干与连接通道相匹配的凹槽，避免挤压连接通道阻碍高透光液体流通；所述固定环17内外径与套环11的内外径相等，以便其边缘将连接通道完全包裹在其内，同时不会挤压到聚合物薄膜16，所述固定环17另一端固定连接一环形玻璃片18，因为有固定环17和环形玻璃片18，连接通道和聚合物薄膜不会与其他物体接触，起到保护作用，所述固定环17、环形玻璃片18固定于外壳二8内壁，这样避免驱动机构9挤压弹性环14时，液体填充透镜跟着移动，这样便能通过控制电流控制驱动机构9的形变量，从而将高透光液体挤入或吸出聚合物薄膜间的腔室内从而使高透光液体进入聚合物薄膜16间的腔室内，改变其形变量，从而改变液体透镜的焦距，即改变拉曼探头的探测距离。

如图3所示，本发明的另一种拉曼探头结构，除了所述聚焦透镜4结构以及其与驱动机构9的连接方式不同，其他都与图1所示的拉曼探头相同，其不同处为：所述聚焦透镜4为若干凹凸透镜的组合透镜，每块透镜固定于环形基底10内，其首端和尾端透镜的环形基底10固定于外壳二8内，与首尾端透镜之间的透镜连接的环形基底10外表面设有径向凸起的导轨，所述外壳二8设有与其相匹配的凹槽，两者滑动连接，每个环形基底10与独立的驱动机构9固定连接，驱动机构9均设置为近光纤侧，每个位于前端的环形基底10边缘都开有与后端驱动机构9连接的导电线3相匹配的凹槽；

每个驱动机构9的外径介于前一个驱动机构9和当前的环形基底10的外径之间，这样才能使导电线3穿过前一个环形基底10与其连接，同时不接触前一个驱动机构9，还能给下一个驱动机构9的导电线留有穿过的空隙，所述环形基底10的厚度根据中间透镜的数量适当选择，图3采用了三块透镜，图12采用了四块透镜，但组合透镜数量并不仅限这两种情况，可根据需求调整组合透镜的数量；

这样首尾端间的每个透镜，都有独立的驱动机构9连接，可以实现单独位移，通过控制中间透镜的位置，从而改变整个组合透镜的焦距，从而改变拉曼探头的探测距离。

如图3-11所示，在上述任一种拉曼探头中，所述带通滤光膜5镀在激发光纤1出射端面，或镀在置于激发光纤1和聚焦透镜4间基底玻璃片外表面中心，或非液体聚焦透镜4外表面中心任一处，大小形状与激发光纤1相匹配；所述长通滤光膜6镀在接收光纤2端面，或镀在置于接收光纤2和聚焦透镜4间基底玻璃片外表面，或非液体聚焦透镜4外表面任一处，其大小形状与接收光纤2相匹配，当滤光膜镀在基底玻璃片上时，基底玻璃片边缘需开有与导电线3相匹配的凹槽，使其通过；需注意图3-11以组合透镜为例，但滤光结构并不限于组合透镜，其他形式的聚焦透镜4同样适配上述滤光结构。

如图13所示，本发明的另一种拉曼探头结构，除了所述聚焦透镜4结构以及其与驱动机构9的连接方式不同，其他都与图1所示的拉曼探头相同，其不同处为：聚焦透镜4采用球透镜，虽然在本图中未展示，但本结构的拉曼探头，聚焦透镜还可以采用凸透镜、轴棱锥透镜、梯度折射率透镜中的任一种，聚焦透镜4固定于环形基底10，所述环形基底10外表面设有径向凸起的导轨，所述外壳二8设有与其相匹配的凹槽，两者滑动连接，所述驱动机构9固定连接于环形基底10近光纤侧，这样通过驱动机构9带动环形基底10沿外壳二内轴向移动，从而改变聚焦透镜4的位置，也就改变了拉曼探头的整体焦距即其探测距离。

如图14、15所示，上述任一种拉曼探头接收光纤2可以围绕激发光纤1呈圆形排列或矩形或其他形状的排列，根据具体需求排列。

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)

1.一种拉曼探头，其特征在于：包括激发光纤，围绕激发光纤的若干接收光纤，位于光纤束边缘等距环形分布有若干根导电线，封装激发光纤和接收光纤、导电线的绝缘外壳一；以及依次设置于光纤端面外侧的滤光结构和聚焦透镜；所述滤光结构为设置于激发光纤到聚焦透镜之间的带通滤光膜，以及设置于聚焦透镜到接收光纤之间的长通滤光膜；还有封装滤光结构、聚焦透镜的绝缘外壳二，所述外壳二外套于外壳一，彼此密封固定连接，所述激发光纤、聚焦透镜共轴，所述导电线伸出光纤束端面，与驱动机构固定连接；所述驱动机构与聚焦透镜连接。

2.根据权利要求1所述的拉曼探头，其特征在于：所述聚焦透镜为液体填充透镜，所述液体填充透镜设有套环，所述套环包括外环和内环，内环外径小于外环内径，所述套环近光源端开口，另一端封闭但开有若干通孔，所述内环和外环空隙间设有封闭弹性环，弹性环内部中空形成环形腔，所述弹性环在内外环的连接端设有若干通道，所述通道与环形腔连通，并穿过通孔，与设置于套环径向的两片圆形闭合高透光性弹性聚合物薄膜连通，所述弹性环与聚合物薄膜形成完整密闭腔室，所述腔室内填充有高透光液体，所述聚合物薄膜直径等于内环内径，所述聚合物薄膜厚度由圆心至边缘逐渐增厚；所述套环开口端内嵌入驱动机构，所述驱动机构厚度小于内外环间空隙，所述内外环连接端外侧固定连接固定环，所述固定环与套环接触端设有若干与连接通道相匹配的凹槽，所述固定环内外径与套环的内外径相等；所述固定环另一端固定连接一环形玻璃片，所述固定环、环形玻璃片固定于外壳二内壁。

3.根据权利要求1所述的拉曼探头，其特征在于：所述聚焦透镜为球透镜、凸透镜、轴棱锥透镜、梯度折射率透镜任一种，固定于环形基底，所述环形基底外表面设有径向凸起的导轨，所述外壳二设有与其相匹配的凹槽，所述外壳二与环形基底通过所述导轨与凹槽滑动连接，所述驱动机构固定连接于环形基底近光纤侧。

4.根据权利要求1所述的拉曼探头，其特征在于：所述聚焦透镜为若干凹凸透镜的组合透镜，每块透镜固定于环形基底内，其首端和尾端透镜的环形基底固定于外壳二内，与首尾端透镜之间的透镜连接的环形基底外表面设有径向凸起的导轨，所述外壳二设有与其相匹配的凹槽，所述外壳二与环形基底通过所述导轨与凹槽滑动连接，每个环形基底与独立的驱动机构固定连接，驱动机构均设置为近光纤侧，每个位于前端的环形基底边缘都开有与后端驱动机构连接的导电线相匹配的凹槽，所述驱动机构直径小于环形基底直径。

5.一种拉曼探头工作系统，其特征在于：所述拉曼探头工作系统用于调节拉曼探头探测距离，所述拉曼探头为权利要求1至4任一所述的拉曼探头，所述拉曼探头工作系统包括光源，滤光结构，驱动机构，聚焦透镜，以及信号收集装置，所述滤光结构为镀在光源出射端面，或位于光源和聚焦透镜之间的基底玻璃片外表面，或聚焦透镜外表面，或信号收集器端面的滤光膜；所述聚焦透镜通过驱动机构调节拉曼探头探测距离。

6.根据权利要求5所述的拉曼探头工作系统，其特征在于：所述聚焦透镜为液体填充透镜，所述液体填充透镜包括两片密封连接的透光率高于50%的弹性聚合薄膜作为透镜的前后端面，以及与其连通的容液仓，容液仓内存储有透光率高于50%的液体，通过驱动机构挤压容液仓，从而改变聚合薄膜形变量，进而改变透镜焦距，从而改变拉曼探头探测距离。

7.根据权利要求5所述的拉曼探头工作系统，其特征在于：所述聚焦透镜为球透镜、凸透镜、轴棱锥透镜、梯度折射率透镜任一种，所述驱动机构与聚焦透镜固定连接，通过驱动机构移动聚焦透镜，从而改变拉曼探头探测距离。

8.根据权利要求5所述的拉曼探头工作系统，其特征在于：所述聚焦透镜为若干凹凸透镜的组合透镜，其首尾端透镜与外壳固定连接，中间每块透镜独立与驱动机构连接，通过驱动机构精准移动中间的每块透镜，从而改变组合透镜焦距，也即改变拉曼探头探测距离。

9.根据权利要求5所述的拉曼探头工作系统，其特征在于：所述光源为一根与激光器连接的激发光纤，所述信号收集装置为围绕光源的若干接收光纤，所述信号收集装置端面采用球面或斜面，所述带通滤光膜允许波长782nm至788nm光通过；所述长通滤光膜允许波长810nm至1300nm光通过，所述滤光结构为设置于光源到聚焦透镜之间的带通滤光膜，以及设置于聚焦透镜到信号收集装置之间的长通滤光膜；所述带通滤光膜镀在光源出射端面，或镀在置于光源和聚焦透镜间基底玻璃片外表面中心，或非液体聚焦透镜外表面中心任一处，且为实心圆形，大小与光源相匹配；所述长通滤光膜镀在信号接收装置端面，或置于信号收集装置和聚焦透镜间基底玻璃片外表面，或非液体聚焦透镜外表面任一处，且大小和形状与信号收集装置相匹配。

10.一种基于权利要求5至9任一所述的拉曼探头工作系统的工作方法，其特征在于：从光源发出的激发光依次经过滤光结构，然后经聚焦透镜汇聚于被测样品，样品被激发的散射光经聚焦透镜汇聚后通过滤光结构，最后汇聚于信号收集装置，所述滤光结构过滤传输介质中的拉曼散射光，以及样品被激发的瑞利散射光和其他背景杂光，所述驱动机构改变聚焦透镜位置或焦距。