[發(fā)明專利]一種基于能量反饋的全光纖共焦拉曼光譜測量方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810345871.5
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108593625A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪少欣;李政紅
• 申請（專利權(quán)）人: 上海復(fù)享光學(xué)股份有限公司
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于能量反饋的全光纖共焦拉曼光譜測量方法。實現(xiàn)該方法的裝置包括：包括激光器、四個單模光纖、四個光纖轉(zhuǎn)接件、準(zhǔn)直器、能量反饋調(diào)節(jié)裝置、兩個分束器、物鏡、被測樣品、拉曼濾光片組、拉曼成像透鏡、拉曼探測器、兩個差分成像透鏡、兩個差分點探測器。本發(fā)明首先通過單模光纖的形式來實現(xiàn)激光的引入及拉曼探測信號的引出，利用光纖端面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的共焦針孔設(shè)計，精確提高共焦拉曼探測的縱向分辨率。采用特定設(shè)計的激光能量調(diào)節(jié)反饋裝置，精確設(shè)計及調(diào)節(jié)激發(fā)光源的穩(wěn)定性，使激發(fā)光源及探測拉曼信號的波動控制在一定范圍內(nèi)，大大提高了長時間光譜采集及拉曼成像的信噪比及靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光譜測試領(lǐng)域，具體涉及一種基于能量反饋的全光纖共焦拉曼光譜測量方法。

背景技術(shù)

在拉曼光譜中，散射光與入射光之間頻率的差異被稱為拉曼位移，研究拉曼位移可以獲得分子中化學(xué)鍵的振動和轉(zhuǎn)動信息，以及晶格的振動信息，是一種重要的研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的光譜測量技術(shù)。拉曼光譜測量系統(tǒng)是實現(xiàn)拉曼散射技術(shù)對微觀物質(zhì)進(jìn)行研究的有利工具。現(xiàn)有的高性能的拉曼光譜測量系統(tǒng)主要為共焦拉曼光譜測量裝置，是將空間成像技術(shù)與拉曼光譜分析技術(shù)結(jié)合起來的一種技術(shù)。差動共焦顯微技術(shù)在前期的授權(quán)專利ZL2004100063596中已經(jīng)公開，本發(fā)明中對該已有技術(shù)不再詳述。

但是目前的共焦拉曼光譜測量裝置，由于共焦針孔加工精度的限制，導(dǎo)致系統(tǒng)的空間分辨率及穩(wěn)定性受限；激發(fā)光源功率波動較大，對長時間采集光譜以及拉曼成像的噪聲以及靈敏度產(chǎn)生很大的干擾；通過激發(fā)光斑的大小和樣品平移臺的精度決定樣品探測的空間定位，定焦精度和空間分辨率均難以獲得很大的提升，導(dǎo)致其應(yīng)用場景受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種全光纖式的，具有能量反饋調(diào)節(jié)裝置的高分辨拉曼光譜測量方法與裝置，來克服現(xiàn)有共焦拉曼光譜探測技術(shù)難以提高的問題。

本發(fā)明首先通過單模光纖的形式來實現(xiàn)激光的引入及拉曼探測信號的引出，利用光纖端面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的共焦針孔設(shè)計，精確提高共焦拉曼探測的縱向分辨率。

采用特定設(shè)計的激光能量調(diào)節(jié)反饋裝置，精確設(shè)計及調(diào)節(jié)激發(fā)光源的穩(wěn)定性，使激發(fā)光源及探測拉曼信號的波動控制在一定范圍內(nèi)，大大提高了長時間光譜采集及拉曼成像的信噪比及靈敏度。

光纖式差動共聚焦方式，利用芯徑更小的單模光纖端面取代傳統(tǒng)差分共焦里面的針孔及光瞳濾波器設(shè)計，利用更簡單的方式可獲得更高的定焦精度。結(jié)合最大似然法、去卷積、濾波等在內(nèi)的數(shù)據(jù)銳化處理方式對激發(fā)光源的艾里光斑進(jìn)行銳化處理，進(jìn)一步提升定位精度及橫向分辨率。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種基于能量反饋的全光纖共焦拉曼光譜測量方法，其特征在于，實現(xiàn)該方法的裝置：包括激光器(1)、四個單模光纖(2、12、19、20)、四個光纖轉(zhuǎn)接件(3、11、17、18)、準(zhǔn)直器(4)、能量反饋調(diào)節(jié)裝置(5)、兩個分束器(6、14)、物鏡(7)、被測樣品(8)、拉曼濾光片組(9)、拉曼成像透鏡(10)、拉曼探測器(13)、兩個差分成像透鏡(15、16)、兩個差分點探測器(21、22)；該方法的具體實現(xiàn)步驟如下：

1)使可激發(fā)樣品拉曼信號的激光器(1)以單模光纖(2)的形式耦合進(jìn)光路，通過光纖轉(zhuǎn)接件(3)上的光纖端面，利用準(zhǔn)直鏡(4)進(jìn)行激光的準(zhǔn)直；

2)準(zhǔn)直后的激光進(jìn)入能量反饋調(diào)節(jié)裝置(5)，進(jìn)行激發(fā)光源的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)；穩(wěn)定性精確控制的激發(fā)光源通過分束器(6)、物鏡(7)，聚焦在被測樣品(8)上，激發(fā)出帶有樣品特性的拉曼散射光譜信號；

3)激發(fā)出的拉曼散射光譜信號，通過物鏡(7)、分束器(6)、拉曼濾光片組(9)、拉曼成像透鏡(10)、光纖轉(zhuǎn)接件(11)、單模光纖(12)后，被拉曼探測器(13)接收得到拉曼探測信號；光纖轉(zhuǎn)接件(11)上的光纖端面起到共焦針孔的作用；