一種自帶光源的新型拉曼探頭的制作方法
【專利摘要】一種自帶光源的新型拉曼探頭，它涉及光學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域；它包含激光光源、雙色鏡、會(huì)聚透鏡、保護(hù)窗口、長(zhǎng)波通濾光片、輸出光纖；雙色鏡、會(huì)聚透鏡、保護(hù)窗口依次共軸設(shè)置構(gòu)成激發(fā)光路，激光光源共軸設(shè)置在激發(fā)光路的前端，被測(cè)樣品共軸放置在激發(fā)光路的后端；長(zhǎng)波通濾光片和輸出光纖共軸設(shè)置構(gòu)成收集光路。它采用光源直接封裝在探頭內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，不需要激光光源的前期光纖耦合，簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程，降低了拉曼檢測(cè)設(shè)備的成本，提高了光源的能量利用率，有利于設(shè)備的小型化。
【專利說(shuō)明】
一種自帶光源的新型拉曼探頭
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自帶光源的新型拉曼探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]拉曼效應(yīng)由印度物理學(xué)家拉曼發(fā)現(xiàn)，指光波在被散射后頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。光照射到物質(zhì)上發(fā)生彈性散射和非彈性散射，彈性散射的散射光(瑞利散射光)是與激發(fā)光波長(zhǎng)相同的成分，非彈性散射的散射光(拉曼散射光)有比激發(fā)光波長(zhǎng)的成分，也有比激發(fā)光波短的成分。拉曼光譜分析方法是對(duì)與激發(fā)光頻率不同的散射光譜進(jìn)行分析，以得到分子振動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)方面的信息，并應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)研究的一種分析方法。散射光頻率的變化取決于散射物質(zhì)的特性，不同原子團(tuán)振動(dòng)的方式是唯一的，因此可以產(chǎn)生特定頻率的散射光，其光譜就稱為“指紋光譜”，可以照此原理鑒別出組成物質(zhì)的分子種類。因此，拉曼光譜分析被廣泛應(yīng)用于生物、礦物、化學(xué)物質(zhì)的鑒定與檢測(cè)?；诶庾V分析技術(shù)的拉曼光譜儀在食品安全、生物醫(yī)藥、公共安全、材料科學(xué)、珠寶鑒定、地質(zhì)探礦、環(huán)境檢測(cè)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
[0003]拉曼探頭是拉曼光譜儀的關(guān)鍵器件，用于傳導(dǎo)激發(fā)光束、收集拉曼光譜。現(xiàn)有的拉曼探頭中都不包含激光光源，而是通過(guò)光纖與外置激光光源相連接，激光光源一般為光纖耦合輸出，兩根光纖之間還需要連接器進(jìn)行耦合對(duì)接，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且光纖的耦合、對(duì)接還會(huì)造成額外的光能量損失；同時(shí)，作為激光光源的半導(dǎo)體激光器在耦合進(jìn)光纖之前，需要進(jìn)行光斑整形聚焦，工藝復(fù)雜，成本高昂。此外，激發(fā)光經(jīng)耦合光纖、對(duì)接光纖導(dǎo)入探頭的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生拉曼散射，要消除該部分拉曼散射對(duì)探測(cè)結(jié)果的影響還必須在探頭光路中增加相應(yīng)的濾光片，進(jìn)一步增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種自帶光源的新型拉曼探頭，它采用光源直接封裝在探頭內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，不需要激光光源的前期光纖耦合，簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程，降低了拉曼檢測(cè)設(shè)備的成本，提高了光源的能量利用率，有利于設(shè)備的小型化。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:它包含激光光源、雙色鏡、會(huì)聚透鏡、保護(hù)窗口、長(zhǎng)波通濾光片、輸出光纖;雙色鏡、會(huì)聚透鏡、保護(hù)窗口依次共軸設(shè)置構(gòu)成激發(fā)光路，激光光源共軸設(shè)置在激發(fā)光路的前端，被測(cè)樣品共軸放置在激發(fā)光路的后端;長(zhǎng)波通濾光片和輸出光纖共軸設(shè)置構(gòu)成收集光路，收集光路與激發(fā)光路成30-150度夾角設(shè)置。
[0006]進(jìn)一步的，所述的激光光源為半導(dǎo)體激光器或能產(chǎn)生激發(fā)光的光源。
[0007]進(jìn)一步的，所述的會(huì)聚透鏡為球面透鏡、非球面透鏡或球面、非球面透鏡組成的鏡組;它的作用是將激發(fā)光聚焦在被測(cè)樣品上，反向?qū)⒗⑸涔夂腿鹄⑸涔馐占Ⅰ詈线M(jìn)入輸出光纖。
[0008]進(jìn)一步的，所述的保護(hù)窗口上鍍有對(duì)激發(fā)光和被測(cè)樣品產(chǎn)生的拉曼散射光都具有高透過(guò)率的增透膜;它的作用是對(duì)探頭光路進(jìn)行密封和保護(hù)。
[0009]進(jìn)一步的，所述的輸出光纖為單根光纖、多根光纖組成的光纖束、IxN分束器或Nxl分束器。
[0010]本實(shí)用新型的工作原理是:激光光源產(chǎn)生的激發(fā)光依次通過(guò)雙色鏡、會(huì)聚透鏡和保護(hù)窗口，會(huì)聚透鏡將激發(fā)光聚焦于被測(cè)樣品，被測(cè)樣品被激發(fā)光激發(fā)后發(fā)生拉曼散射，所產(chǎn)生的拉曼散射光連同瑞利散射光一起反方向透過(guò)保護(hù)窗口進(jìn)入探頭，由會(huì)聚透鏡收集，再經(jīng)過(guò)雙色鏡后，通過(guò)長(zhǎng)波通濾光片濾除瑞利散射光，所剩的拉曼散射光進(jìn)入輸出光纖。[0011 ]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型的有益效果為:它不需要激光光源的前期光纖耦合，簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程，降低了拉曼檢測(cè)設(shè)備的成本;它采用光源直接封裝在探頭內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，提高了光源的能量利用率，并減少設(shè)備中的器件，進(jìn)一步簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，降低成本，且有利于設(shè)備的小型化。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
[00?5]圖4是實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖5是實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0018]101、激光光源；102、雙色鏡102; 103、會(huì)聚透鏡；104、保護(hù)窗口； 105、被測(cè)樣品；106、長(zhǎng)波通濾光片；107、輸出光纖；108、快軸準(zhǔn)直透鏡；109、慢軸準(zhǔn)直透鏡；110、光纖會(huì)聚透鏡;111、反射鏡;112、激發(fā)光準(zhǔn)直鏡。
【具體實(shí)施方式】
[0019]實(shí)施例1
[0020]參看如圖1所示，本實(shí)施例采用的技術(shù)方案是:它包含激光光源101、雙色鏡102、會(huì)聚透鏡103、保護(hù)窗口 104、長(zhǎng)波通濾光片106、輸出光纖107;雙色鏡102、會(huì)聚透鏡103、保護(hù)窗口 104依次共軸設(shè)置構(gòu)成激發(fā)光路，激光光源101共軸設(shè)置在激發(fā)光路的前端，被測(cè)樣品105共軸放置在激發(fā)光路的后端，雙色鏡102與激發(fā)光路成45度夾角設(shè)置;長(zhǎng)波通濾光片106和輸出光纖107共軸設(shè)置構(gòu)成收集光路，收集光路與激發(fā)光路垂直設(shè)置。
[0021]所述的激光光源101為半導(dǎo)體激光器或能產(chǎn)生激發(fā)光的光源。
[0022]所述的雙色鏡102對(duì)激發(fā)光具有高透過(guò)率，對(duì)被測(cè)樣品105產(chǎn)生的拉曼散射光具有高反射率，它在光路中正向透過(guò)激發(fā)光，背向透過(guò)瑞利散射光并反射拉曼散射光。
[0023]所述的會(huì)聚透鏡103為球面透鏡、非球面透鏡或球面、非球面透鏡組成的鏡組;它的作用是將激發(fā)光聚焦在被測(cè)樣品105上，反向?qū)⒗⑸涔夂腿鹄⑸涔馐占Ⅰ詈线M(jìn)入輸出光纖107。
[0024]所述的保護(hù)窗口104上鍍有對(duì)激發(fā)光和被測(cè)樣品產(chǎn)生的拉曼散射光都具有高透過(guò)率的增透膜;它的作用是對(duì)探頭光路進(jìn)行密封和保護(hù)。
[0025]所述的輸出光纖107為單根光纖、多根光纖組成的光纖束、IxN分束器或Nxl分束器。
[0026]本實(shí)施例的工作原理是:激光光源101產(chǎn)生的激發(fā)光依次通過(guò)雙色鏡102、會(huì)聚透鏡103和保護(hù)窗口 104，會(huì)聚透鏡103將激發(fā)光聚焦于被測(cè)樣品105，被測(cè)樣品105被激發(fā)光激發(fā)后發(fā)生拉曼散射，所產(chǎn)生的拉曼散射光連同瑞利散射光一起反方向透過(guò)保護(hù)窗口 104進(jìn)入探頭，由會(huì)聚透鏡103收集，再經(jīng)過(guò)雙色鏡102后，通過(guò)長(zhǎng)波通濾光片106濾除瑞利散射光，所剩的拉曼散射光進(jìn)入輸出光纖107。
[0027]本實(shí)施例的有益效果為:它不需要激光光源的前期光纖耦合，簡(jiǎn)化了工藝過(guò)程，降低了拉曼檢測(cè)設(shè)備的成本;它采用光源直接封裝在探頭內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，提高了光源的能量利用率，并減少設(shè)備中的器件，進(jìn)一步簡(jiǎn)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，降低成本，且有利于設(shè)備的小型化。
[0028]實(shí)施例2
[0029]參看如圖2所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于它還包含快軸準(zhǔn)直透鏡108;快軸準(zhǔn)直透鏡108同軸設(shè)置在激光光源101與雙色鏡102之間；其它部件和連接方式與實(shí)施例I相同。
[0030]所述的快軸準(zhǔn)直透鏡108將具有較大快軸發(fā)散角的半導(dǎo)體激光器進(jìn)行快軸準(zhǔn)直，并選用與之相匹配的會(huì)聚透鏡103，可提高激發(fā)光的光能利用率。
[0031]實(shí)施例3
[0032]參看如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例2的不同之處在于它還包含慢軸準(zhǔn)直透鏡109和光纖會(huì)聚透鏡110;慢軸準(zhǔn)直透鏡109同軸設(shè)置在快軸準(zhǔn)直透鏡108與雙色鏡102之間，光纖會(huì)聚透鏡110同軸設(shè)置在長(zhǎng)波通濾光片106與輸出光纖107之間；其它部件和連接方式與實(shí)施例2相同。
[0033]所述的慢軸準(zhǔn)直透鏡109將半導(dǎo)體激光器的慢軸進(jìn)行準(zhǔn)直，進(jìn)一步提高激發(fā)光的光能利用率。
[0034]所述光纖會(huì)聚透鏡110將會(huì)聚透鏡103收集的拉曼散射光進(jìn)行會(huì)聚，提高拉曼散射光進(jìn)入輸出光纖107的耦合效率。
[0035]本實(shí)施例的工作原理是:激光光源101產(chǎn)生的激發(fā)光依次通過(guò)快軸準(zhǔn)直透鏡108、慢軸準(zhǔn)直透鏡109、雙色鏡102、會(huì)聚透鏡103和保護(hù)窗口 104，快軸準(zhǔn)直透鏡108和慢軸準(zhǔn)直透鏡109將激發(fā)光進(jìn)行準(zhǔn)直，會(huì)聚透鏡103將激發(fā)光聚焦于被測(cè)樣品105，被測(cè)樣品105被激發(fā)光激發(fā)后發(fā)生拉曼散射，所產(chǎn)生的拉曼散射光連同瑞利散射光一起反方向透過(guò)保護(hù)窗口104進(jìn)入探頭，由會(huì)聚透鏡103收集并準(zhǔn)直，再經(jīng)過(guò)雙色鏡102后，通過(guò)長(zhǎng)波通濾光片106濾除瑞利散射光，所剩的拉曼散射光經(jīng)由光纖會(huì)聚透鏡110耦合進(jìn)入輸出光纖107。本實(shí)施例適用于快慢軸發(fā)散角差異較大的半導(dǎo)體激光器。
[0036]實(shí)施例4
[0037]參看如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例3的不同之處在于它還包含反射鏡111;反射鏡111與雙色鏡102平行設(shè)置，收集光路與激發(fā)光路平行設(shè)置，反射鏡111與收集光路成135度夾角設(shè)置;其它部件和連接方式與實(shí)施例3相同。它的有益之處在于反射鏡能實(shí)現(xiàn)光路的折轉(zhuǎn)，有利于減小探頭體積。
[0038]實(shí)施例5
[0039]參看如圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例4的不同之處，在于它將實(shí)施例4中的快軸準(zhǔn)直透鏡108和慢軸準(zhǔn)直透鏡109替換為激發(fā)光準(zhǔn)直鏡112;其它部件和連接方式與實(shí)施例4相同。激發(fā)光準(zhǔn)直鏡112能同時(shí)實(shí)現(xiàn)快慢軸準(zhǔn)直，有利于簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，尤其適用于TO封裝的半導(dǎo)體激光器。
[0040]以上所述，僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自帶光源的新型拉曼探頭，其特征在于:它包含激光光源(101 )、雙色鏡(102)、會(huì)聚透鏡(103)、保護(hù)窗口(104)、長(zhǎng)波通濾光片(106)、輸出光纖(107);雙色鏡(102)、會(huì)聚透鏡(103)、保護(hù)窗口(104)依次共軸設(shè)置構(gòu)成激發(fā)光路，激光光源(101)共軸設(shè)置在激發(fā)光路的前端，被測(cè)樣品(105)共軸放置在激發(fā)光路的后端；長(zhǎng)波通濾光片(106)和輸出光纖(107)共軸設(shè)置構(gòu)成收集光路，收集光路與激發(fā)光路成30-150度夾角設(shè)置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自帶光源的新型拉曼探頭，其特征在于它還包含快軸準(zhǔn)直透鏡(108);快軸準(zhǔn)直透鏡(108)同軸設(shè)置在激光光源(101)與雙色鏡(102)之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種自帶光源的新型拉曼探頭，其特征在于它還包含慢軸準(zhǔn)直透鏡(109)和光纖會(huì)聚透鏡(110);慢軸準(zhǔn)直透鏡(109)同軸設(shè)置在快軸準(zhǔn)直透鏡(108)與雙色鏡(102)之間，光纖會(huì)聚透鏡(110)同軸設(shè)置在長(zhǎng)波通濾光片(106)與輸出光纖(107)之間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自帶光源的新型拉曼探頭，其特征在于它還包含反射鏡(111);反射鏡(111)設(shè)于激發(fā)光路與收集光路之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種自帶光源的新型拉曼探頭，其特征在于它將快軸準(zhǔn)直透鏡(108)和慢軸準(zhǔn)直透鏡(109)替換為激發(fā)光準(zhǔn)直鏡(112)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自帶光源的新型拉曼探頭，其特征在于所述的激光光源(101)為半導(dǎo)體激光器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自帶光源的新型拉曼探頭，其特征在于所述的保護(hù)窗口(104)上鍍有增透膜。
【文檔編號(hào)】G01J3/44GK205426795SQ201620224884
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月23日
【發(fā)明人】劉玉鳳, 馬寧, 陸怡思, 周鵬磊, 王瑞松, 郭 東, 郭維振, 劉榮華, 周穎, 董琳琳
【申請(qǐng)人】北京杏林睿光科技有限公司