[發明專利]一種基于邊帶濾光片的拉曼光譜儀

有效

• 申請號: 201610309781.1
• 申請日: 2016-05-11
• 公開（公告）號: CN105865627B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 譚平恒
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01J3/44
• 分類號: G01J3/44;G01J3/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

1.一種基于邊帶濾光片的拉曼光譜儀，包括激光器模塊、激光器導入與純化模塊、光路耦合與輸出模塊和信號檢測模塊，其特征在于，

所述激光器模塊至少包括一個激光器LS1，用于發出激光束；

所述激光器導入與純化模塊包括至少兩個反射鏡M1與M3和特殊帶通濾光片BPF，用于將所述激光器模塊發出的激光束經由反射鏡反射到所述特殊帶通濾光片BPF的中心，并由所述特殊帶通濾光片BPF反射到后續光路；

所述光路耦合與輸出模塊包括至少兩個反射鏡M4與M5、特殊邊帶濾光片EFT、顯微物鏡OBJ和聚焦透鏡LNS，用于將所述特殊帶通濾光片BPF反射的激光束通過兩反射鏡M4與M5反射到所述特殊邊帶濾光片EFT的中心，所述特殊邊帶濾光片EFT再將激光束導向顯微物鏡OBJ，經顯微物鏡OBJ聚焦到樣品SMP并對其進行照射，并允許照射所述樣品SMP的反射光和拉曼信號光經顯微物鏡OBJ收集后回射到所述特殊邊帶濾光片EFT的中心，進而利用所述特殊邊帶濾光片EFT來獲得純凈的拉曼信號光，進而由聚焦透鏡LNS匯聚到后續的信號檢測模塊；

所述信號檢測模塊包括單光柵光譜儀GPY和相應控制電路，用于對所述光路耦合與輸出模塊獲得的純凈拉曼信號光進行檢測，得到樣品SMP的拉曼光譜；

所述激光器導入與純化模塊中還包括位于所述激光器模塊與特殊帶通濾光片BPF之間的偏振光學元件P1，用于對所述激光器模塊發出的激光束進行偏振處理后再反射到所述特殊帶通濾光片BPF的中心；所述光路耦合與輸出模塊還包括位于所述特殊邊帶濾光片EFT與聚焦透鏡LNS之間的偏振光學元件P2，用于將透過所述特殊邊帶濾光片EFT的激光束進行偏振處理后再導向聚焦透鏡LNS；

其中，所述特殊帶通濾光片BPF是一種基于布拉格體光柵技術的反射式帶通濾光片；

所述特殊邊帶濾光片EFT的截止波數小于等于50波數。

2.根據權利要求1所述的拉曼光譜儀，其特征在于，所述激光器導入與純化模塊和/或所述光路耦合與輸出模塊中的反射鏡分別固定于一個二維豎直可調節架上，使它們的角度分別二維可調。

3.根據權利要求2所述的拉曼光譜儀，其特征在于，將激光束反射到所述特殊邊帶濾光片EFT的中心的反射鏡M5固定于一個二維豎直可調節架上，所述二維豎直可調節架又放置于一個二維平移臺上，所述二維平移臺用來調節激光入射到所述反射鏡上的位置，而所述二維豎直可調節架用來調節所述反射鏡方向使其將激光束反射到所述特殊邊帶濾光片EFT的中心。

4.根據權利要求1所述的拉曼光譜儀，其特征在于，所述偏振光學元件P1和P2包括線偏振片、1/4玻片、1/2玻片及上述元件的組合，其中所述線偏振片用于設定激光束或拉曼信號的偏振方向，所述1/4玻片用于把線偏振的激光束或拉曼信號轉變為相應的圓偏振的激光束或拉曼信號，所述1/2玻片用于旋轉激光束或拉曼信號的偏振方向。

5.根據權利要求4所述的拉曼光譜儀，其特征在于，所述偏振光學元件P1和P2為線偏振片，且兩線偏振片的光軸方向相互垂直時，通過精密調節激光在將激光束反射到所述特殊邊帶濾光片EFT的中心的反射鏡M5與特殊邊帶濾光片EFT上的位置以及精密調節將激光束反射到所述特殊邊帶濾光片EFT的中心的反射鏡M5與特殊邊帶濾光片EFT的工作角度，能夠探測到比兩線偏振片光軸方向平行時頻率更低的拉曼信號。

6.根據權利要求1所述的拉曼光譜儀，其特征在于，所述特殊帶通濾光片BPF的衍射效率為90％以上。

7.根據權利要求1所述的拉曼光譜儀，所述特殊帶通濾光片BPF的光譜帶寬大于等于2波數。

8.根據權利要求1所述的拉曼光譜儀，所述特殊帶通濾光片BPF的偏轉角度大于等于5度。

9.根據權利要求1所述的拉曼光譜儀，其特征在于，所述特殊邊帶濾光片EFT的截止波數小于等于25波數。

10.根據權利要求1所述的拉曼光譜儀，所述特殊邊帶濾光片EFT的拉曼光譜透過率大于等于90％，并具有小于等于10^-6的激光線透過率。

11.根據權利要求1所述的拉曼光譜儀，所述光路耦合與輸出模塊包括兩個工作波長一致的特殊邊帶濾光片EFT，使得激光束透過所述兩個特殊邊帶濾光片EFT時具有小于等于10^-10的透過率。