[發明專利]激光束阻擋元件及包括該元件的光譜系統

有效

• 申請號: 201580053088.6
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN107076667B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: S·克林克福
• 申請（專利權）人: 利康股份有限公司
• 主分類號: G01N21/39
• 分類號: G01N21/39;G01N33/00;G01N21/00
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標事務所(普通合伙) 44240
• 代理人: 金輝

基于激光的光譜系統和方法，包括發射輻射光束的激光源、具有至少兩個腔鏡的光學諧振腔、以及沿光束路徑放置在腔外并具有前表面的至少一個光束過濾元件，其中前表面定向為使得光束與該表面相交的角度，例如是布魯斯特角或贗布魯斯特角，其減小或消除由過濾元件導致的光束的主偏振組分的反射。

背景技術

本發明涉及光譜測量系統和設備，更具體地涉及具有光反射和散射減弱特性的測量光譜含量的裝置。這種光譜含量測量可用于定性和定量地示蹤氣體檢測。

在光譜測量系統，例如光學光譜測量系統中，各個頻率的離散光可能導致不理想的結果并且可能降低測量的精度。這些離散光，時常為被反射或被散射的激發光，或被反射或被散射的發射光的形式，對于光學光譜測量是有害的。因此，期望提供減少或消除光譜測量系統中的離散光的系統和方法。

發明內容

本發明涉及光譜測量系統、方法和設備，更具體地涉及具有光反射和散射減弱特性的測量光譜含量的系統和方法。實施例有助于實現減少出現在系統中被反射和被散射的入射光的量，并由此改進光譜含量測量，例如基于激光光譜的氣體吸收測量。

在某些實施例中，裝置包括激光源、或其他發出定向照明(例如輻射光束)的源、以及吸收發射光束的最低反射和散射輻射量的一個或多個元件。在一實施例中，該裝置包括至少一個過濾元件，例如光吸收元件、或非吸收元件，該過濾元件相對于入射光成角度地放置。例如，過濾元件的一個表面布置為入射光束與該表面相交的角度能夠減少該表面反射的光束。附加過濾元件可以按照以下配置順次排布，其中來自一個元件的反射光以上述角度入射下一個元件。選擇該角度以減小或最小化反射光束的強度。該角度的一個示例為布魯斯特角。

根據一實施例，提供了一種基于激光的光譜系統，通常包括發射輻射光束的激光源、具有至少兩個腔鏡的光學諧振腔、以及沿光束路徑放置在腔外并具有前表面的至少一個光束過濾元件，其中前表面定向為使得光束與該表面相交的角度能夠減小或消除由過濾元件導致的光束的主偏振組分的反射。腔外的光束路徑可包括光學元件例如腔鏡的反射光，并且可包括從腔鏡逸出的光。

在某些方面，激光源是二極管激光源。在某些方面，至少一個光束過濾元件包括吸收性玻璃材料，并且該角度為贗布魯斯特角。在某些方面，該角度為布魯斯特角。在某些方面，放置至少一個光束過濾元件，以接收從其中一個所述腔鏡反射的光。在某些方面，放置至少一個光束過濾元件，以接收從其中一個所述腔鏡射出的光。在某些方面，至少一個光束過濾元件包括中性密度濾光片。在某些方面，系統包括至少兩個光束過濾元件，各自沿光束路徑放置并具有前表面，其中每個所述前表面定向為使得光束與所述前表面相交的角度能夠減小由所述表面導致的光束的主偏振組分的反射。在某些方面，系統包括第二光束過濾元件，其布置為與由至少一個光束過濾元件反射的光相互作用。

根據另一實施例，提供了一種檢測存在于氣態或液態介質中的一個或多個被分析物種類的裝置。該裝置通常包括具有至少兩塊腔鏡的光學諧振腔，其中一塊腔鏡為腔耦合鏡；發出激光束的激光器；設置為通過腔耦合鏡將激光束耦合至該腔的模態匹配光學器件；以及檢測器，設置為測量通過該腔的光的腔內光學功率強度，并生成表示通過該腔的光的腔內光學功率的信號。該裝置通常還包括放置在光學諧振腔外的第一光束阻擋元件，并布置為使得光束與第一光束阻擋元件前表面相交的角度能夠減小或消除由第一光束阻擋元件導致的光束的主偏振組分的反射。腔外的光束路徑可包括光學元件例如腔鏡的反射光，并且可包括從腔鏡逸出的光。

在某些方面，激光器是二極管激光器。在某些方面，第一光束阻擋元件包括吸收性玻璃材料，并且該角度為贗布魯斯特角。在某些方面，該角度為布魯斯特角。在某些方面，放置第一光束過濾元件，以接收從其中一個所述至少兩個腔鏡反射的光。在某些方面，放置第一光束過濾元件，以接收從其中一個所述至少兩個腔鏡射出的光。在某些方面，第一光束阻擋元件包括中性密度濾光片。在某些方面，裝置進一步包括第二光束阻擋元件，其布置為與由第一光束阻擋元件反射的光相互作用。