[發明專利]基于色散時變的光纖拉曼光譜儀

有效

• 申請號: 201611042228.2
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN107064100B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 祝連慶;姚齊峰;張雯;董明利;婁小平;何巍;劉鋒
• 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;G01J3/44
• 代理公司: 11416 北京律恒立業知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 顧珊;龐立巖

1.一種基于色散時變的光纖拉曼光譜儀，所述光纖拉曼光譜儀包括激光探測系統和拉曼光譜探測系統；

所述的激光探測系統包括脈沖激光器、第一準直器和聲光調制器；

所述的拉曼光譜探測系統包括第二準直器、耦合器、第一光電探測器、第二光電探測器、示波器、普通光纖和色散光纖；

所述脈沖激光器與第一準直器通過光纖連接，聲光調制器與第一準直器相對平行放置；

所述第二準直器與耦合器通過光纖連接，所述耦合器與第一光電探測器通過普通光纖連接；所述耦合器與第二光電探測器通過色散光纖連接；所述第一光電探測器和第二光電探測器分別通過串行總線與示波器連接。

2.根據權利要求1所述的一種基于色散時變的光纖拉曼光譜儀，其特征在于，所述普通光纖長度比色散光纖長度短。

3.根據權利要求1所述的一種基于色散時變的光纖拉曼光譜儀，其特征在于，所述耦合器為3dB光耦合器。

4.根據權利要求1所述的一種基于色散時變的光纖拉曼光譜儀，其特征在于，所述激光器為光纖鎖模孤子激光器，所述激光器采用非線性偏振旋轉方式鎖模、石墨烯鎖模、染料被動鎖模或主動鎖模。

5.根據權利要求1所述的一種基于色散時變的光纖拉曼光譜儀，其特征在于，所述色散光纖是分布式線性啁啾光柵或光子晶體光纖。

6.根據權利要求1所述的一種基于色散時變的光纖拉曼光譜儀，其特征在于，光譜儀還包括棱鏡組和透鏡系統。

7.根據權利要求6所述的一種基于色散時變的光纖拉曼光譜儀，其特征在于，所述棱鏡組包括反射棱鏡和二向分色棱鏡，所述反射棱鏡置于二向分色棱鏡的反射方向；所述透鏡系統包括前端物鏡和后端物鏡，透鏡組置于二向分色棱鏡的透射方向。

8.一種利用權利要求1所述的基于色散時變的光纖拉曼光譜儀的測試方法，所述方法包括如下步驟：

1)脈沖激光器發出脈沖激光，經過第一準直器或反射鏡組后形成空間光；

2)聲光調制器選擇其中一部分光，使得出光頻率為幾十赫茲到幾百赫茲；

3)脈沖激光到達待測物體表面后被反射和散射，其中一部分光直接經過第二準直器被光纖收集或二向分色鏡透射和透鏡系統收集變成平行光經過第二準直器被光纖收集；

4)收集的反射和散射光經過光纖進入到耦合器，被均分成兩路光；

5)其中一路光在普通光纖中傳播，較先進入光電探測器中，在示波器顯示脈沖，作為時間起點0時刻；

6)另一路光在色散光纖中傳播，由于在色散光纖中各個頻率成分光傳播常數不一樣，另一部分反射光和拉曼散射光經過色散光纖后，不同頻率成分的光到達探測器的時間不一樣，設該探測器的響應函數為f(t)；

7)在參數固定的情況下，標定具有不同波長的光線在兩路光纖中傳播的延時函數，即λ＝g(t)；

8)根據固定關系所測量的時間響應函數，得到反射光和拉曼光的光譜：Raman(λ)＝f(g^-1(λ))，其響應的時間曲線示波器上顯示。