[發明專利]一種基于微結構光纖的拉曼測試輔助調節耦合的實時成像系統及測試方法

在審

• 申請號: 201910760052.1
• 申請日: 2019-08-16
• 公開（公告）號: CN110567934A
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 方曉惠;牛小玉;張新平
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 11203 北京思海天達知識產權代理有限公司
• 代理人: 張立改

1.一種基于微結構光纖的拉曼測試輔助調節耦合的實時成像系統，其特征在于，包括：便攜式集成激光器拉曼探頭(1)、全反鏡(2)、分光鏡(3)、非球面透鏡(4)、微結構光纖(5)、顯微物鏡(6)、第一變焦透鏡組(7)、第一CCD探測器(8)、電腦(9)、拉曼光譜儀(10)、第二變焦透鏡組(11)、第二CCD探測器(12)；便攜式集成激光器拉曼探頭(1)與全反鏡(2)直線光路1連接；

在物理位置上，第二CCD探測器(12)、第二變焦透鏡組(11)、分光鏡(3)、非球面透鏡(4)、微結構光纖(5)、顯微物鏡(6)、第一變焦透鏡組(7)、第一CCD探測器(8)之間依次采用直線光路2連接；全反鏡(2)和分光鏡(3)之間采用直線光路3連接；記直線光路1為水平方向，直線光路2與直線光路1平行，直線光路3分別與直線光路2和直線光路1垂直；

第一CCD探測器(8)、第二CCD探測器(12)分別與電腦(9)電路連接，便攜式集成激光器拉曼探頭(1)通過電路依次與拉曼光譜儀(10)、電腦(9)連接；待測樣品填充到微結構光纖(5)空氣孔中。

2.按照權利要求1所述的一種基于微結構光纖的拉曼測試輔助調節耦合的實時成像系統，其特征在于，所述便攜式集成激光器拉曼探頭(1)集成了激光光源、激光反射鏡、激光高反拉曼光高透的長通濾光片。

3.按照權利要求1所述的一種基于微結構光纖的拉曼測試輔助調節耦合的實時成像系統，其特征在于，所述全反鏡(2)為45°反射鏡，其反射波段需要與入射的激光波段及被激發的拉曼光波段相匹配。

4.按照權利要求1所述的一種基于微結構光纖的拉曼測試輔助調節耦合的實時成像系統，其特征在于，分光鏡(3)為45°分光鏡，其反射波段需要與入射的激光波段及被激發的拉曼光波段相匹配。

5.按照權利要求1所述的一種基于微結構光纖的拉曼測試輔助調節耦合的實時成像系統，其特征在于，所述非球面透鏡(4)作用為將光斑較大的激光光束聚焦耦合進微結構光纖中，并避免球差的影響。

6.按照權利要求1所述的一種基于微結構光纖的拉曼測試輔助調節耦合的實時成像系統，其特征在于，所述微結構光纖(5)是帶隙型光子晶體光纖，或是折射率引導型光子晶體光纖。

7.按照權利要求1所述的一種基于微結構光纖的拉曼測試輔助調節耦合的實時成像系統，其特征在于，所述微結構光纖(5)中填充的待測樣品是液體或是氣體。

8.按照權利要求1所述的一種基于微結構光纖的拉曼測試輔助調節耦合的實時成像系統，其特征在于，所述第一CCD探測器(8)和第二CCD探測器(12)分別對光纖的后端和前端成像，實時監測激光耦合進光纖的位置和激光經過光纖之后的輸出位置及影像。

9.按照權利要求1所述的一種基于微結構光纖的拉曼測試輔助調節耦合的實時成像系統，其特征在于，所述第二變焦透鏡組(11)與第一變焦透鏡組(7)作用為通過調節透鏡的相對位置對光纖實現不同倍率的放大。

10.采用權利要求1-9任一項所述的實時成像系統進行待測物質測試的方法，其特征在于：

便攜式集成激光器拉曼探頭(1)輸出的激光經過全反鏡(2)傳輸到分光鏡(3)上，經過分光鏡(3)后，部分激光被反射到非球面透鏡(4)上，部分激光透射后損耗掉；經分光鏡(3)反射的激光，經過非球面透鏡(4)聚焦耦合到微結構光纖(5)中，經過光纖傳輸后從其另一端輸出；光纖輸出的激光經顯微物鏡(6)準直并經過第一變焦透鏡組(7)變焦，將光纖的出射端成像在第一CCD(8)上，并最終顯示在電腦(9)上；光纖端面對入射的激光有反射作用，光纖入射端面反射的激光經非球面透鏡(4)準直后，部分激光被分光鏡(3)透射，經過第二變焦透鏡組(11)將光纖入射端成像在第二CCD(12)上，之后顯示在電腦(9)上；通過調節第一變焦透鏡組、第二變焦透鏡組透鏡之間的距離實現對光纖前后端面不同倍率的放大成像，實時觀測；微結構光纖(5)的空氣孔中填充有待測樣品，激光在其中傳輸時與待測樣品相互作用發生拉曼散射，部分拉曼散射光滿足光纖的傳導條件經微結構光纖(5)的前端面出射，經非球面透鏡(5)準直后，分別再經分光鏡(3)和全反鏡(2)反射，返回到便攜式集成激光器拉曼探頭(1)中，經拉曼光譜儀測量光譜后顯示在電腦(9)上。