[發明專利]基于激光倍頻及雙空芯光纖的拉曼光譜液體探測方法

有效

• 申請號: 201610886186.4
• 申請日: 2016-10-11
• 公開（公告）號: CN106645080B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 張雯;祝連慶;姚齊峰;婁小平;董明利;李紅;何巍
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 北京律恒立業知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11416
• 代理人: 顧珊;龐立巖

本發明提供了基于激光倍頻及雙空芯光纖的拉曼光譜液體探測方法，該方法使用波長為915納米或976納米的連續激光器作為光源且采用由第一光纖布拉格光柵和第二光纖布拉格光柵構成的激光諧振腔，進一步通過有源光纖和三硼酸鋰倍頻晶體獲取窄線寬的532納米激光并分別激發位于雙空芯光纖中的參考液體和待測液體產生拉曼散射光，同時本發明液體探測方法具有縱模少、相干性好、測量效率高以及可靠性高等優點。

技術領域

本發明涉及一種拉曼光譜探測方法，特別涉及基于激光倍頻及雙空芯光纖的拉曼光譜液體探測方法。

背景技術

拉曼光譜(Raman spectra)，是一種散射光譜。拉曼光譜分析法是基于印度科學家C.V.拉曼(Raman)所發現的拉曼散射效應，對與入射光頻率不同的散射光譜進行分析以得到分子振動、轉動方面信息，并應用于分子結構研究的一種分析方法。拉曼光譜技術在液體檢測方面具有分析周期短、裝置簡單、可同時探測多種液體等技術優勢，被作為重要的物質分析檢測手段，在生物醫學、物理化學、材料分析、微納測試等領域得到廣泛的應用。

然而，拉曼散射是一種弱散射，在實際操作中存在靈敏度不足的問題，目前較典型的是采用多次反射增強的方式，盡管多次反射腔可極大地提高拉曼散射強度，但多次反射腔采用兩個高反射率腔鏡進行增強，對光路調節和系統穩定性要求較高。同時，若測量對象是透明的有機物液體，很容易由于對焦不準而將焦點聚焦在載玻片上。常見的拉曼探測法僅針對單一樣本進行分析，且因拉曼光譜數據庫不能及時更新而帶來一定的誤差，極大地降低了測量效率和可靠性。

因此，需要采用一種基于腔內倍頻且設有參考樣本的拉曼光譜探測方法來對有機液體進行成分分析。

發明內容

本發明的目的在于提供基于激光倍頻及雙空芯光纖的拉曼光譜液體探測方法，該方法包括如下步驟：

(a)使用波長為915納米或976納米的連續激光器作為光源，通過波分復用器將所述連續激光器發出的激光耦合進入由第一光纖布拉格光柵和第二光纖布拉格光柵構成的激光諧振腔；

(b)所述第一光纖布拉格光柵和所述第二光纖布拉格光柵之間還依次連接有源光纖和三硼酸鋰倍頻晶體；所述連續激光器發出的激光經過所述有源光纖放大后并在所述激光諧振腔內振蕩產生為1微米波長激光；

(c)所述1微米波長激光再經過所述三硼酸鋰倍頻晶體產生倍頻并輸出532納米窄線寬激光，進一步通過分光比為50:50的耦合器將所述532納米窄線寬激光分為第一束激光和第二束激光；

(d)所述第一束激光和所述第二束激光分別通過第一透鏡和第二透鏡將所述第一束激光和所述第二束激光分別聚焦至內部裝有參考液體的第一空芯光纖和內部裝有待測液體的所述第二空芯光纖；

(e)所述第一束激光和所述第二束激光作為激發光分別激發所述參考液體和所述待測液體產生拉曼散射光并分別再經第一收集光路透鏡和第二收集光路透鏡導入至第一光電探測器和第二光電探測器；

(f)所述第一光電探測器和所述第二光電探測器分別將探測到的所述激發光和所述拉曼散射光傳輸至數據分析系統進行分析；

(g)所述數據分析系統經分析獲得所述參考液體的拉曼光譜和所述待測液體的拉曼光譜并進行對比，從而得出所述待測液體與所述參考液體之間的組分差異以及實現對所述待測液體的成分分析。

優選地，所述數據分析系統采用自動減基線的方法分別對所述參考液體拉曼光譜和所述待測液體拉曼光譜進行減基處理并獲得優化后的參考液體拉曼光譜和優選后的待測液體拉曼光譜。

優選地，所述第一空芯光纖和所述第二空芯光纖為空芯石英光纖并共用一個外部包層且所述外部包層的兩個端部由焊錫進行固定。

優選地，所述第一空芯光纖和所述第二空芯光纖的內壁均鍍有高反介質膜。