RU2678711C1 - Оптическое устройство - Google Patents
Оптическое устройство Download PDFInfo
- Publication number
- RU2678711C1 RU2678711C1 RU2017134928A RU2017134928A RU2678711C1 RU 2678711 C1 RU2678711 C1 RU 2678711C1 RU 2017134928 A RU2017134928 A RU 2017134928A RU 2017134928 A RU2017134928 A RU 2017134928A RU 2678711 C1 RU2678711 C1 RU 2678711C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical device
- waveguide
- optical
- radiation source
- receiver
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 claims description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
- G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/20—Filters
- G02B5/28—Interference filters
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
- G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
- G02B6/13—Integrated optical circuits characterised by the manufacturing method
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области исследования и анализа материалов. Оптическое устройство содержит источник оптического излучения, приёмник оптического излучения и направляющий элемент в виде объёмной фигуры с плоскими гранями из твердотельного материала, прозрачного для длин волн заданного диапазона, в котором выполнена интегральная оптическая структура, сформированная путём модификации показателя преломления. Интегральная оптическая структура содержит по меньшей мере один волновод с подводящим и отводящим участками, расположенными под углом друг к другу и с одного конца сходящимися на плоской грани направляющего элемента, являющейся рабочей, а с другого выходящими через другие плоские грани направляющего элемента, являющиеся соответственно подводящей и отводящей. Источник излучения пристыкован к подводящей, а приёмник эмиссионного сигнала к отводящей грани съёмного элемента. Технический результат заключается в повышении прочности при максимальной компактности устройства. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области исследования и анализа материалов, а именно, к оптическим спектрометрическим устройствам и может быть использовано в качестве эталонного измерительного прибора, например, рефлектометра или люминометра.
Из уровня техники известен перестраиваемый интерференционный фильтр на основе микрорезонатора Фабри-Перо, который обеспечивает возможность варьирования длины волны окна пропускания шириной 1 нм в диапазоне 400-800 нм (см. патент RU2399935, кл. G02B 5/28, опубл. 20.09.2010). При минимальных габаритных размерах и сохранности движущихся частей в защитном корпусе этот фильтр может быть использован для создания компактного монохроматора, нечуствительного к внешним механическим воздействиям.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является оптическое устройство, содержащее источник оптического излучения, приёмник оптического излучения и направляющий элемент в виде объёмной фигуры с плоскими гранями из твердотельного материала, прозрачного для длин волн заданного диапазона, в котором выполнена интегральная оптическая структура, сформированная путём модификации показателя преломления (см. патент US2013203627, кл. G01N 21/63, опубл. 08.08.2013). Недостатками известного устройства являются его громоздкость и узкая область функциональности.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении прочности при максимальной компактности устройства. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в оптическом устройстве, содержащем источник оптического излучения, приёмник оптического излучения и направляющий элемент в виде объёмной фигуры с плоскими гранями из твердотельного материала, прозрачного для длин волн заданного диапазона, в котором выполнена интегральная оптическая структура, сформированная путём модификации показателя преломления, указанная интегральная оптическая структура содержит, по меньшей мере, один волновод с подводящим и отводящим участками, расположенными под углом друг к другу и с одного конца сходящиеся на плоской грани направляющего элемента, являющейся рабочей, а с другого – выходящие через другие плоские грани направляющего элемента, являющиеся, соответственно, подводящей и отводящей, причём источник излучения пристыкован к подводящей, а приёмник эмиссионного сигнала – к отводящей грани съёмного элемента. Между подводящей гранью и источником излучения, а также между отводящей гранью и приёмником излучения предпочтительно установлен перестраиваемый интерференционный фильтр. Концы участков волновода могут быть снабжены микролинзами. Источник и приёмник излучения могут быть выполнены протяжёнными, а грани направляющего элемента покрыты непрозрачной для длин волн заданного диапазона маской с отверстиями напротив концов участков волновода. Направляющий элемент целесообразно выполнять съёмным. Подводящий и отводящий участки волновода могут быть расположены под одинаковыми углами к рабочей грани для обеспечения работы устройства в режиме рефлектометра или под разными углами для обеспечения работы устройства в режиме люминометра.
На чертеже представлено предлагаемое оптическое устройство (увеличено), подключенное к ноутбуку.
Предлагаемое оптическое устройство состоит из источника оптического излучения 1, приёмника оптического излучения 2 и съёмного (сменного) направляющего элемента 3.
Направляющий элемент 3 выполнен в виде объёмной фигуры (на чертеже – прямой треугольной призмы) с плоскими гранями из твердотельного материала, прозрачного для длин волн заданного диапазона, в котором выполнена интегральная оптическая структура. Эта структура содержит один или несколько волноводов с подводящим 4 и отводящим 5 прямолинейными участками, расположенными под углом друг к другу. Участки 4, 5 с одного конца сходящиеся на рабочей грани 6, а с другого – выходят через подводящую 7 и отводящую 8 грани. Поскольку участки 4, 5 выполнены прямолинейными, для формирования волновода достаточно небольшое разницы показателей преломления между сердцевиной волновода и окружением, и он может быть выполнен путём модификации показателя преломления сфокусированным лазерным излучением.
К подводящей грани 7 через перестраиваемый интерференционный фильтр 9 пристыкован протяжённый источник излучения 1 (например, белый светодиод), образуя монохроматор возбуждения. К отводящей грани 8 через другой перестраиваемый интерференционный фильтр 10 пристыкован приёмник излучения 2 (например, фотодиод или фотоэлектронный умножитель (ФЭУ)), образуя монохроматор эмиссии. Для ограничения ширины светового потока грани направляющего элемента 3 покрывают непрозрачной для длин волн заданного диапазона маской с отверстиями напротив концов участков волновода, а для увеличения эффективности направления света в волновод концы его участков 5, 6 снабжают микролинзами (на чертежах не показано).
Для обеспечения работы устройства в режиме рефлектометра подводящий 4 и отводящий 5 участки волновода располагают под одинаковыми углами к рабочей грани 6, а для обеспечения работы устройства в режиме люминометра – под разными углами.
Использование устройства возможно при подключении источника излучения 1, приёмника 2 и перестраиваемых фильтров 9, 10 к блоку управления, состоящему из управляющего микропроцессора, монитора и устройства ввода-вывода (например, через USB-порт к ноутбуку 11).
Предлагаемое оптическое устройство работает следующим образом.
Включают источник излучения 1 и настраивают фильтр 9 на заданную длину волны возбуждения. Монохроматизированный свет собирается микролинзой, направляется в подводящий участок 4 волновода и по нему распространяется до исследуемого объекта 12. В результате взаимодействия с возбуждающим излучением объект 12 испускает излучение определённого спектра, которое собирается микролинзой 12 и направляется по отводящему участку 5 к приёмнику 2. Перед приёмником 2 стоит сканирующий фильтр 10, который позволяет получить развёртку эмисионного спектра по длинам волн.
Благодаря использованию интегральной оптической структуры и перестраивомого фильтра предлагаемое оптическое устройство позволяет минимизировать чувствительность прибора ко внешним воздействиям, упростить его использование и минимизировать габариты. При этом оптимальная схема и высокая чувствительность компонентов позволяют изготовить прецензионный спектральный прибор, который может быть использован в ранге вторичного эталона.
Claims (7)
1. Оптическое устройство, содержащее источник оптического излучения, приёмник оптического излучения и направляющий элемент в виде объёмной фигуры с плоскими гранями из твердотельного материала, прозрачного для длин волн заданного диапазона, в котором выполнена интегральная оптическая структура, сформированная путём модификации показателя преломления, отличающееся тем, что интегральная оптическая структура содержит по меньшей мере один волновод с подводящим и отводящим участками, расположенными под углом друг к другу и с одного конца сходящимися на плоской грани направляющего элемента, являющейся рабочей, а с другого выходящими через другие плоские грани направляющего элемента, являющиеся соответственно подводящей и отводящей, причём источник излучения пристыкован к подводящей, а приёмник эмиссионного сигнала к отводящей грани съёмного элемента.
2. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что между подводящей гранью и источником излучения, а также между отводящей гранью и приёмником излучения установлен перестраиваемый интерференционный фильтр.
3. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что концы участков волновода снабжены микролинзами.
4. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что источник и приёмник излучения выполнены протяжёнными, а грани направляющего элемента покрыты непрозрачной для длин волн заданного диапазона маской с отверстиями напротив концов участков волновода.
5. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющий элемент выполнен съёмным.
6. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что подводящий и отводящий участки волновода расположены под одинаковыми углами к рабочей грани для обеспечения работы устройства в режиме рефлектометра.
7. Оптическое устройство по п.1, отличающееся тем, что подводящий и отводящий участки волновода расположены под разными углами к рабочей грани для обеспечения работы устройства в режиме люминометра.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017134928A RU2678711C1 (ru) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | Оптическое устройство |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017134928A RU2678711C1 (ru) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | Оптическое устройство |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2678711C1 true RU2678711C1 (ru) | 2019-01-31 |
Family
ID=65273405
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017134928A RU2678711C1 (ru) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | Оптическое устройство |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2678711C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130203627A1 (en) * | 2009-03-02 | 2013-08-08 | Mbio Diagnostics, Inc. | System and Method For Detecting Multiple Molecules in One Assay |
RU2491584C1 (ru) * | 2012-03-12 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") | Интерференционный многолучевой светофильтр (варианты) |
RU2573617C1 (ru) * | 2014-11-25 | 2016-01-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Инфракрасный амплитудно-фазовый плазмонный спектрометр |
RU164349U1 (ru) * | 2015-12-30 | 2016-08-27 | Михаил Юрьевич Сайгин | Интегральный оптический элемент |
-
2017
- 2017-10-05 RU RU2017134928A patent/RU2678711C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130203627A1 (en) * | 2009-03-02 | 2013-08-08 | Mbio Diagnostics, Inc. | System and Method For Detecting Multiple Molecules in One Assay |
RU2491584C1 (ru) * | 2012-03-12 | 2013-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") | Интерференционный многолучевой светофильтр (варианты) |
RU2573617C1 (ru) * | 2014-11-25 | 2016-01-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Инфракрасный амплитудно-фазовый плазмонный спектрометр |
RU164349U1 (ru) * | 2015-12-30 | 2016-08-27 | Михаил Юрьевич Сайгин | Интегральный оптический элемент |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7411670B2 (en) | Collection probe for use in a Raman spectrometer system and methods of making and using the same | |
US20220170791A1 (en) | Light source apparatus for light measurement | |
JP7010589B2 (ja) | 多波長共焦点測定装置 | |
US20210356323A1 (en) | Wideband extended pulsed light source, spectrometry device, and spectrometry method | |
KR102550942B1 (ko) | 광학 애플리케이션용 장치, 분광계 시스템, 및 광학 애플리케이션용 장치 생산 방법 | |
CN102062731A (zh) | 可固定于显微镜上的光纤光谱分析探头 | |
RU2678711C1 (ru) | Оптическое устройство | |
CN106053400A (zh) | 用于测量荧光寿命的装置 | |
JPH0450639A (ja) | 光学式試料分析装置 | |
JP2018518669A (ja) | 光学導管の光送達を伴う光学分析システム | |
WO2022049986A1 (ja) | パルス分光装置及びマルチファイバ用照射ユニット | |
KR20110017272A (ko) | 복수개의 광파이버와 연결된 다중채널 분광기 | |
US7123398B2 (en) | Arrangement and use of a slit diaphragm | |
TWI709732B (zh) | 光譜量測系統 | |
GB2595936A (en) | Gas phase Raman instrument for the detection of gaseous species using a hollow core fibre | |
US20220341763A1 (en) | Device for optical applications | |
US7729582B2 (en) | Fibre optic cable and method for producing the same | |
RU2632993C2 (ru) | Оптоволоконный коммутатор лазерного спектроанализатора | |
JP2009192284A (ja) | 分光ユニット、分光分析装置及び波長分割多重伝送システム | |
JP2000131145A (ja) | 分光分析装置 | |
CN114207391A (zh) | 信号采集光谱仪 | |
JP6667868B2 (ja) | 蛍光相関分光装置 | |
WO2019119274A1 (zh) | 一种光谱仪及光谱检测设备 | |
KR101756364B1 (ko) | 광섬유 브래그 격자를 이용한 분광기 | |
CN112129739A (zh) | 一种基于光纤表面增强拉曼探针的传感装置及工作方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201006 |