[發明專利]一種雙光頻梳光譜聚焦相干反斯托克斯拉曼光譜探測系統

在審

• 申請號: 201811220573.X
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109060767A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 尉昊赟;李巖;陳琨;武韜
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種雙光頻梳光譜聚焦相干反斯托克斯拉曼光譜探測系統，其特征在于，包括：

雙光梳光源模塊(1)，包括重復頻率差有微小差異的第一光頻梳光源(1-1)和第二光頻梳光源(1-2)，其第一光頻梳光源(1-1)的輸出光作為探測過程的泵浦光和探測光；

斯托克斯光生成模塊(5)，以第二光頻梳光源(1-2)的輸出光為輸入光，利用光纖非線性效應實現光頻偏移，獲得斯托克斯光；

顯微聚焦與樣品掃描模塊(9)，接收合束的泵浦光和斯托克斯光的聚焦及反斯托克斯光收集、樣品三維掃描，獲得相干反斯托克斯拉曼光譜信號；

相干反斯托克斯信號探測模塊(11)，探測所述相干反斯托克斯拉曼光譜信號；

采樣觸發模塊(12)，用于定位泵浦光于斯托克斯光重疊區域，實現脈沖定位觸發光譜采集；

采集模塊(13)，采集獲得相干反斯托克斯拉曼光譜信號的原始光譜數據；

分析處理模塊(14)，對所述原始光譜數據處理，進行光譜復原。

2.根據權利要求1所述雙光頻梳光譜聚焦相干反斯托克斯拉曼光譜探測系統，其特征在于，所述雙光梳光源模塊(1)的中心波長均在近紅外，其第一光頻梳光源(1-1)與第二光頻梳光源(1-2)的重復頻率f_r具有微小差異，即f_r1＝f_r2+δf_r，其中f_r1為第一光頻梳光源(1-1)的頻率，f_r2為第二光頻梳光源(1-2)的頻率，δf_r表示兩光源的重復頻率差，其取值遠小于重復頻率f_r。

3.根據權利要求1或2所述雙光頻梳光譜聚焦相干反斯托克斯拉曼光譜探測系統，其特征在于，所述第一光頻梳光源(1-1)的輸出光依次經第一半波片(2-1)和第一偏振分光棱鏡(3-1)，透射部分即P偏光經第一色散調節元件(4-1)引入線性啁啾并用第一濾光片(6-1)濾取所需頻率范圍的啁啾脈沖，所述斯托克斯光生成模塊(5)的輸出光經反射鏡(7-1)反射和第二色散調節元件(4-2)引入線性啁啾，兩路引入線性啁啾的光脈沖由雙色鏡(8)合束，然后耦合進顯微聚焦與樣品掃描模塊(9)；

所述第二光頻梳光源(1-2)的輸出光依次經第二半波片(2-2)和第二偏振分光棱鏡(3-2)，透射部分即P偏光經第三半波片(2-3)后輸入至第一耦合鏡(5-1)；通過第二半波片(2-2)、第二偏振分光棱鏡(3-2)、第三半波片(2-3)以及第三濾光片(5-4)實現斯托克斯光生成模塊(5)輸出功率和輸出波數范圍的調節。

4.根據權利要求3所述雙光頻梳光譜聚焦相干反斯托克斯拉曼光譜探測系統，其特征在于，所述采樣觸發模塊(12)包括依次設置的第一透鏡(12-1)、非線性晶體(12-2)、第二透鏡(12-3)、第四濾光片(12-4)和光電探測器(12-5)，利用二類相位匹配的二次諧波生成方法獲得觸發脈沖，其過程為：第一光頻梳光源(1-1)的輸出光被第一偏振分光棱鏡(3-1)反射的部分即S偏光進入第一透鏡(12-1)，第二光頻梳光源(1-2)的輸出光被第二偏振分光棱鏡(3-2)反射的部分即S偏光，經第四半波片(2-4)調整成P偏光，再經第一偏振分光棱鏡(3-1)透射進入第一透鏡(12-1)，經第一透鏡(12-1)會聚入射到非線性晶體(12-2)形成二次諧波，再經第二透鏡(12-3)會聚和第四濾光片(12-4)濾取后，由光電探測器(12-5)獲得強度信號用于采集觸發。

5.根據權利要求3所述雙光頻梳光譜聚焦相干反斯托克斯拉曼光譜探測系統，其特征在于，所述斯托克斯光生成模塊(5)包括依次設置的第一耦合鏡(5-1)、非線性光纖(5-2)、第二耦合鏡(5-3)以及第三濾光片(5-4)，其輸出波數范圍與第一光頻梳光源(1-1)的輸出波數范圍的差值匹配待測樣品拉曼信號波數，即波數差值與待測樣品拉曼峰波數位置基本一致。