CN216816431U

CN216816431U - 微区反射光谱系统

Info

Publication number: CN216816431U
Application number: CN202220231389.0U
Authority: CN
Inventors: 宋飞龙; 张俊
Original assignee: Beijing Institute Of Quantum Information Science
Current assignee: Beijing Institute Of Quantum Information Science
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-06-24
Anticipated expiration: 2032-01-27

Abstract

本申请公开一种微区反射光谱系统，微区反射光谱系统包括：照明光路，包括依次连接的光源、入光光纤和入光光纤耦合器，光源产生的光经由入光光纤和入光光纤耦合器形成准直光束；测量组件，包括显微物镜，待检测样品设置于显微物镜；校准成像组件，包括激光光源和CCD相机，激光光源用于产生激光信号；光谱接收组件，包括依次设置的第一透镜、针孔、第二透镜、光收集光纤耦合器、收集光光纤和光谱仪；分光装置，用于将准直光束反射进入测量组件、透射测量组件反射回的成像光束进入CCD相机和光谱接收组件，并将激光信号反射进入测量组件。本申请的微区反射光谱系统通过改变针孔大小，进而可以调整收集微区的大小。

Description

微区反射光谱系统

技术领域

本申请涉及光谱测量技术领域，具体而言，涉及一种微区反射光谱系统。

背景技术

随着微纳器件、二维材料的兴起，微区光谱在微纳器件和二维材料等领域的表征越来越重要，反射光谱是表征微区光谱性质重要的手段之一。然而，在目前微区反射谱的测量主要在自由空间中，光路一旦调整好，便很难进行移动，很难适应现在科学中使用不同测试环境(如低温、磁场、电场等)的需求。

除此之外，现有技术对于微区反射光谱系统的参考光路没有明确的定义，现有的参考光路难以对测量光路提供准确的校准光束。

在所述背景技术部分，公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术信息。

实用新型内容

本申请提出一种微区反射光谱系统，可以通过改变针孔的大小或，从而实现对于微区反射光谱系统收集微区大小的调节。

本申请提出一种微区反射光谱系统，包括：照明光路，包括依次连接的光源、入光光纤和入光光纤耦合器，所述光源产生的光经由所述入光光纤和所述入光光纤耦合器形成准直光束；测量组件，包括显微物镜，待检测样品设置于所述显微物镜；校准成像组件，包括激光光源和CCD相机，所述激光光源用于产生激光信号；光谱接收组件，包括依次设置的第一透镜、针孔、第二透镜、光收集光纤耦合器、收集光光纤和光谱仪；分光装置，用于将所述准直光束反射进入所述测量组件、透射所述测量组件反射回的成像光束进入所述CCD相机和所述光谱接收组件，并将所述激光信号反射进入所述测量组件。

根据本申请的一些实施例，所述针孔具有可调节的大小。

根据本申请的一些实施例，所述分光装置包括：第一分光镜，用于将所述准直光束反射进入所述测量组件、透射所述测量组件反射回的成像光束；第二分光镜，用于透射所述成像光束进入所述CCD相机，且反射所述成像光束进入所述光谱接收组件。

根据本申请的一些实施例，所述分光装置包括：第一分光镜，用于将所述准直光束反射进入所述测量组件、透射所述测量组件反射回的成像光束；第二分光镜，用于透射所述成像光束进入所述光谱接收组件，且反射所述成像光束进入所述CCD相机。

根据本申请的一些实施例，所述激光信号通过所述第一分光镜或所述第二分光镜反射进入所述测量组件。

根据本申请的一些实施例，所述分光装置还包括：第一反射镜，所述激光信号通过所述第一反射镜反射至所述第一分光镜或所述第二分光镜。

根据本申请的一些实施例，所述分光装置还包括：第三分光镜，所述成像光束通过所述第三分光镜透射或反射进入所述CCD相机。

根据本申请的一些实施例，所述激光信号通过所述第三分光镜透射或反射至所述第一分光镜或所述第二分光镜。

根据本申请的一些实施例，所述分光装置还包括：第二反射镜，所述激光信号通过所述第二反射镜反射至所述第三分光镜。

根据本申请的实施例，本申请的微区反射光谱系统通过激光定位样品位置，并在收集光路使用针孔进行空间滤波，使得测试位置更准确。通过改变针孔大小，进而可以调整收集微区的大小。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出根据本申请示例实施例的微区反射光谱系统的结构示意图。

图2示出根据本申请一些实施例的微区反射光谱系统的结构示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本申请将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本申请的微区反射光谱系统通过激光定位样品位置，并在收集光路使用针孔进行空间滤波，使得测试位置更准确。通过改变针孔大小，可以得到调整收集微区的大小。

下面将参照附图，对根据本申请实施例的微区反射光谱系统进行详细说明。

参见图1，微区反射光谱系统10包括照明光路11、测量组件12、校准成像组件13、光谱接收组件14、分光装置15。

照明光路11包括依次连接的光源111、入光光纤112和入光光纤耦合器113，光源111产生的光经由入光光纤112和入光光纤耦合器113形成准直光束。

测量组件12包括显微物镜121，待检测样品20设置于显微物镜121。

校准成像组件13包括激光光源131和CCD相机132，激光光源131用于产生激光信号。

光谱接收组件14包括依次设置的第一透镜141、针孔142、第二透镜143、光收集光纤耦合器144、收集光光纤145和光谱仪146。

分光装置15用于将准直光束反射进入测量组件12、分光装置15透射测量组件12反射回的成像光束进入CCD相机132和光谱接收组件14，并将激光光源131产生的激光信号反射进入测量组件12。

根据本申请的实施例，光源111用于照射样品产生反射光，光源111产生的信号首先经过入光光纤112和入光光纤耦合器113形成准直光束，然后经过分光装置15反射后经显微物镜121照射到待检测样品20，待检测样品20位于三维位移台上。

三维位移台用于调节待检测样品20的具体位置。

经过待检测样品20的反射，准直光束再次进入显微物镜121，随后经过分光装置15透射后在经由半反半透镜进行分光，分别进入CCD相机132和光谱接收组件14。

分光进入光谱接收组件14的光经第一透镜141汇聚，并在针孔142处进行空间滤波，随后经第二透镜143转变为平行光束，经过收集光光纤耦合器144耦合进入收集光光纤145，最后经收集光光纤145进入光谱仪146和探测器，完成反射光谱的测量。

其中，第一透镜141、针孔142和第二透镜143所共同组成的针孔滤波系统的工作原理为，从显微物镜121收集到的反射光和激光经分光装置15后进入第一透镜141，反射光和激光经第一透镜141后汇聚于第一透镜141的焦点，并经过针孔142，进入第二透镜143。

不仅如此，针孔142具有可调节的大小，从而实现空间滤波效果的调节，从而调整收集微区的大小。

其中针孔142位于第一透镜141和第二透镜143的共同焦点处，而且第一透镜141的光轴、针孔的中心以及第二透镜143的光轴在一条直线上。

而对于参考光路而言，激光光源131产生的激光信号经由分光装置15反射或透射，进入测量组件12，通过激光定位待检测样品20的具体位置，用于对照明光路11进行校准，使得测试的位置更为准确。

参见图2，微区反射光谱系统10包括照明光路11、测量组件12、校准成像组件13、光谱接收组件14、分光装置15。

如图2所示，照明光路11包括依次连接的光源111、入光光纤112和入光光纤耦合器113，光源111产生的光经由入光光纤112和入光光纤耦合器113形成准直光束。

进一步地，分光装置15包括第一分光镜151、第二分光镜152、第三分光镜153和反射镜154。

第一分光镜151为半反半透镜，倾斜设置于准直光束的出光端，用于将准直光束反射进入测量组件12，第一分光镜151还用于透射测量组件12反射回的成像光束。

第二分光镜152为半反半透镜，垂直设置于第一分光镜151，用于反射成像光束进入CCD相机132，且透射成像光束进入光谱接收组件14。而在一些实施例中，第二分光镜152也可以平行设置于第一分光镜151，第二分光镜152和第一分光镜151的设置状态取决于CCD相机132相对于成像光束的设置点。

第二分光镜152平行或垂直于第一分光镜151设置，可以使得经由第二分光镜152反射和透射的出光量均匀，避免因为第二分光镜152分光不均而影响CCD相机132的成像效果和光谱接收组件14的接收效果。

第三分光镜153为半反半透镜，用于将第二分光镜152反射的成像光束经过透射进入CCD相机132。

同理，第三分光镜153平行或垂直于第二分光镜152设置，其具体设置状态取决于反射镜154的设置点。

反射镜154设置于第三分光镜153接收成像光束的反射端，激光光源131产生激光信号经由反射镜154反射，随后依次经由第三分光镜153、第二分光镜152、第一分光镜151反射，最终进入测量组件12，并打到待检测样件20上，从而精准的定位待检测样件20的具体位置，使得测试位置更为准确。

该光路设置状态，第一分光镜151、第二分光镜152和第三分光镜153在反射和透射的过程中，可以将准直光束、激光光束、成像光束在光路之中彼此校准，从而精准定位待检测样品20的位置，使得测试位置更准确。

而在本申请未示出的实施例中，第二分光镜152也可以是反射成像光束进入光谱接收组件14，并透射成像光束进入CCD相机132，具体光路的设置状态，可以根据使用需求、安装空间等外界因素灵活调整，本申请不局限于第二分光镜152也可以是反射成像光束进入CCD相机132、透射成像光束进入光谱接收组件14的设计方案。

同理，第三分光镜153也可以是反射成像光束进入CCD相机132，透射成像光束进入反光镜154，本申请不局限于第三分光镜153透射成像光束进入CCD相机132、反射成像光束进入反光镜154的设计方案。

不仅如此，当准直光束、激光光束、成像光束的校准状态可以得到保证时，对于激光光源131而言，在实际光路设置过程中，不一定要依次通过反射镜154、第三分光镜153、第二分光镜152和第一分光镜151依次反射至待检测样品20。

根据实际布置需求，激光光源131也可以是直接指向第三分光镜153，经由第三分光镜153、第二分光镜152和第一分光镜151依次反射至待检测样品20。

激光光源131也可以是直接指向第二分光镜152或第一分光镜151，经过反射后进入待检测样品20。

而根据布置环境的改变，激光光源131也可以是经由一面或多面反射镜反射后再经由分光装置15进入待检测样品，本申请不局限于激光光源131的反射光路。

在一些特定条件下，如果具有足够的安装空间，激光光源131也可以是直接射向待检测样品20，避免经过反射或透射使得激光光源131的光强降低。

以上对本申请实施例进行了详细描述和解释。应清楚地理解，本申请描述了如何形成和使用特定示例，但本申请不限于这些示例的任何细节。相反，基于本申请公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。

本申请的微区反射光谱系统通过激光定位样品位置，并在收集光路使用针孔进行空间滤波，使得测试位置更准确。

本申请的微区反射光谱系统通过改变针孔大小，可以调整收集微区的大小。

以上具体地示出和描述了本申请的示例性实施例。应可理解的是，本申请不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本申请意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims

1.一种微区反射光谱系统，其特征在于，包括：

照明光路，包括依次连接的光源、入光光纤和入光光纤耦合器，所述光源产生的光经由所述入光光纤和所述入光光纤耦合器形成准直光束；

测量组件，包括显微物镜，待检测样品设置于所述显微物镜；

校准成像组件，包括激光光源和CCD相机，所述激光光源用于产生激光信号；

光谱接收组件，包括依次设置的第一透镜、针孔、第二透镜、光收集光纤耦合器、收集光光纤和光谱仪；

分光装置，用于将所述准直光束反射进入所述测量组件、透射所述测量组件反射回的成像光束进入所述CCD相机和所述光谱接收组件，并将所述激光信号反射进入所述测量组件。

2.根据权利要求1所述的微区反射光谱系统，其特征在于，所述针孔具有可调节的大小。

3.根据权利要求1所述的微区反射光谱系统，其特征在于，所述分光装置包括：

第一分光镜，用于将所述准直光束反射进入所述测量组件、透射所述测量组件反射回的成像光束；

第二分光镜，用于透射所述成像光束进入所述CCD相机，且反射所述成像光束进入所述光谱接收组件。

4.根据权利要求1所述的微区反射光谱系统，其特征在于，所述分光装置包括：

第二分光镜，用于透射所述成像光束进入所述光谱接收组件，且反射所述成像光束进入所述CCD相机。

5.根据权利要求3或4所述的微区反射光谱系统，其特征在于，所述激光信号通过所述第一分光镜或所述第二分光镜反射进入所述测量组件。

6.根据权利要求5所述的微区反射光谱系统，其特征在于，所述分光装置还包括：

第一反射镜，所述激光信号通过所述第一反射镜反射至所述第一分光镜或所述第二分光镜。

7.根据权利要求5所述的微区反射光谱系统，其特征在于，所述分光装置还包括：

第三分光镜，所述成像光束通过所述第三分光镜透射或反射进入所述CCD相机。

8.根据权利要求7所述的微区反射光谱系统，其特征在于，所述激光信号通过所述第三分光镜透射或反射至所述第一分光镜或所述第二分光镜。

9.根据权利要求8所述的微区反射光谱系统，其特征在于，所述分光装置还包括：

第二反射镜，所述激光信号通过所述第二反射镜反射至所述第三分光镜。