[發明專利]一種全光纖拉曼光譜儀

有效

• 申請號: 201510149475.1
• 申請日: 2015-03-30
• 公開（公告）號: CN104777146B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 賀勝男;武帥
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司11241
• 代理人: 王菊珍

技術領域

本發明涉及一種拉曼光譜儀，尤其是涉及一種微型化的全光纖光路拉曼光譜儀。

背景技術

隨著科學研究和大眾市場對物質分子結構的現場、快速、精確檢測需求的不斷高漲，便攜化的拉曼光譜儀不斷受到各研究機構的青睞。近年來已有不少便攜式甚至微型化的拉曼光譜儀產品推出市場，但幾乎都是進口產品，價格昂貴。此外，由于多數便攜式或微型拉曼光譜儀仍然是基于傳統的色散型光柵單色儀設計而成，只不過是將樣品探測的光學系統改進為拉曼光纖探頭，實現了初步的便攜化。因此光纖和空間光路間的相互耦合存在著較大的光能量損耗，同時光柵單色儀和瑞利濾波系統受限于空間限制，難以實現高分辨率的光譜掃描以及高信噪比、靈敏度的光譜探測。特別是微型拉曼光譜儀，其靈敏度和分辨率更是無法和大型拉曼光譜儀相媲美，限制了其只能用于定性識別而不能進行定量檢測。

發明內容

本申請的發明目的在于解決目前現有的微型拉曼光譜儀存在的上述技術問題而提供一種分辨率高、靈敏度高、掃描速度快且成本低的全光纖拉曼光譜儀。

為了完成本申請的發明目的，本申請采用以下技術方案：

本發明的全光纖拉曼光譜儀，是由帶光纖輸出的激光器、光纖可調衰減器、拉曼光纖探頭、光纖光柵濾波器和光纖F-P光譜儀組成的全光纖光路光譜儀系統，全光纖拉曼光譜儀的光路首先由帶光纖輸出的激光器輸出激發光到光纖可調衰減器，光纖可調衰減器根據樣品的種類和特點調節輸出光功率，然后經過拉曼光纖探頭入射到樣品，激發的拉曼散射光經拉曼光纖探頭收集返回光纖系統，然后經過光纖光柵濾波器濾除瑞利散射光后進入光纖F-P光譜儀進行光譜分辨。

本發明所述拉曼光纖探頭輸入的激發光與收集的散射光分別走不同的光纖，這種情況下激發光從光纖可調衰減器直接輸出到拉曼光纖探頭的一個端口，散射光經另外一個端口返回至光纖光柵濾波器；或者所述拉曼光纖探頭輸入的激發光與收集的散射光走同一條光纖，這種情況下激發光要經過光纖可調衰減器輸出端的光纖環形器，然后輸出到拉曼光纖探頭，散射光經同一光纖返回至光纖環形器的反射端口輸入至光纖光柵濾波器。

本發明所述帶光纖輸出的激光器可以是光纖激光器，也可以是通過光纖耦合輸出的激光器，所述激光器的波長包含從紫外到近紅外波段。

本發明所述光纖可調衰減器是包括空氣隔離技術、位移錯位技術或固態光衰減技術在內的法蘭式、在線式或陰陽式的光纖衰減器。

本發明所述拉曼光纖探頭可以是激發光與拉曼散射光共光纖光路時的反射式光纖探頭，也可以是激發光與拉曼散射光不共光纖光路時的透射式光纖探頭。

本發明所述光纖光柵濾波器是經過切趾的布拉格光纖光柵，布拉格反射峰波長與所述激發光波長相同。

本發明所述光纖F-P光譜儀是基于光纖F-P可調濾波器掃描的光纖光譜儀。

本發明的全光纖拉曼光譜儀與現有技術相比區別在于：本發明的全光纖拉曼光譜儀是全光纖光路的拉曼光譜儀，從激光器到最終的探測器全部走光纖，減小了從空間光到光纖再到空間光相互耦合過程中的光損耗，并利用光纖柔軟、可以盤繞的特性，大大縮小拉曼光譜儀的體積。本發明采用了光纖F-P光譜儀和光纖光柵窄帶濾波技術，不僅能進一步提高光譜分辨率、信噪比和掃描速度，同時還能實現低至十幾個波束的拉曼散射光譜的掃描分辨。

附圖說明

圖1是本發明的實施例一的全光纖拉曼光譜儀結構示意圖；

圖2是本發明的實施例二的全光纖拉曼光譜儀結構示意圖；

圖3是本發明的實施例三的全光纖拉曼光譜儀結構示意圖。

具體實施方式

實施例一：

如圖1所示，本實施例的全光纖拉曼光譜儀是采用透射式拉曼光纖探頭3的全光纖光路系統，包括帶光纖輸出的激光器1、光纖可調衰減器2、拉曼光纖探頭3、光纖光柵濾波器4和光纖F-P光譜儀5，帶光纖輸出的激光器1可以是光纖激光器，也可以是通過光纖耦合輸出的激光器，帶光纖輸出的激光器1的波長包含從紫外到近紅外波段，本實施例的帶光纖輸出的激光器1優選為光纖激光器，光纖激光器1與光纖可調衰減器2通過法蘭或光纖熔接連接，光纖可調衰減器2是包括空氣隔離技術、位移錯位技術或固態光衰減技術在內的法蘭式、在線式或陰陽式的光纖衰減器，光纖光柵濾波器4是經過切趾的布拉格光纖光柵，布拉格反射峰波長與激發光波長相同，波長范圍不限。