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，它涉及光學設備技術領域；它包含激光光源、雙色鏡、會聚透鏡、保護窗口、長波通濾光片、輸出光纖；雙色鏡、會聚透鏡、保護窗口依次共軸設置構成激發光路，激光光源共軸設置在激發光路的前端，被測樣品共軸放置在激發光路的后端；長波通濾光片和輸出光纖共軸設置構成收集光路。它采用光源直接封裝在探頭內部的結構，不需要激光光源的前期光纖耦合，簡化了工藝過程，降低了拉曼檢測設備的成本，提高了光源的能量利用率，有利于設備的小型化。
【專利說明】
一種自帶光源的新型拉曼探頭
技術領域
[0001]本實用新型涉及光學設備技術領域，具體涉及一種自帶光源的新型拉曼探頭。
【背景技術】
[0002]拉曼效應由印度物理學家拉曼發現，指光波在被散射后頻率發生變化的現象。光照射到物質上發生彈性散射和非彈性散射，彈性散射的散射光(瑞利散射光)是與激發光波長相同的成分，非彈性散射的散射光(拉曼散射光)有比激發光波長的成分，也有比激發光波短的成分。拉曼光譜分析方法是對與激發光頻率不同的散射光譜進行分析，以得到分子振動、轉動方面的信息，并應用于分子結構研究的一種分析方法。散射光頻率的變化取決于散射物質的特性，不同原子團振動的方式是唯一的，因此可以產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的分子種類。因此，拉曼光譜分析被廣泛應用于生物、礦物、化學物質的鑒定與檢測。基于拉曼光譜分析技術的拉曼光譜儀在食品安全、生物醫藥、公共安全、材料科學、珠寶鑒定、地質探礦、環境檢測等領域具有良好的應用前景。
[0003]拉曼探頭是拉曼光譜儀的關鍵器件，用于傳導激發光束、收集拉曼光譜。現有的拉曼探頭中都不包含激光光源，而是通過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行耦合對接，結構復雜，且光纖的耦合、對接還會造成額外的光能量損失；同時，作為激光光源的半導體激光器在耦合進光纖之前，需要進行光斑整形聚焦，工藝復雜，成本高昂。此外，激發光經耦合光纖、對接光纖導入探頭的過程中，會產生拉曼散射，要消除該部分拉曼散射對探測結果的影響還必須在探頭光路中增加相應的濾光片，進一步增加了系統的復雜性。

【發明內容】

[0004]本實用新型的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，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部的結構，不需要激光光源的前期光纖耦合，簡化了工藝過程，降低了拉曼檢測設備的成本，提高了光源的能量利用率，有利于設備的小型化。
[0005]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是:它包含激光光源、雙色鏡、會聚透鏡、保護窗口、長波通濾光片、輸出光纖;雙色鏡、會聚透鏡、保護窗口依次共軸設置構成激發光路，激光光源共軸設置在激發光路的前端，被測樣品共軸放置在激發光路的后端;長波通濾光片和輸出光纖共軸設置構成收集光路，收集光路與激發光路成30-150度夾角設置。
[0006]進一步的，所述的激光光源為半導體激光器或能產生激發光的光源。
[0007]進一步的，所述的會聚透鏡為球面透鏡、非球面透鏡或球面、非球面透鏡組成的鏡組;它的作用是將激發光聚焦在被測樣品上，反向將拉曼散射光和瑞利散射光收集，并耦合進入輸出光纖。
[0008]進一步的，所述的保護窗口上鍍有對激發光和被測樣品產生的拉曼散射光都具有高透過率的增透膜;它的作用是對探頭光路進行密封和保護。
[0009]進一步的，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]本實用新型的工作原理是:激光光源產生的激發光依次通過雙色鏡、會聚透鏡和保護窗口，會聚透鏡將激發光聚焦于被測樣品，被測樣品被激發光激發后發生拉曼散射，所產生的拉曼散射光連同瑞利散射光一起反方向透過保護窗口進入探頭，由會聚透鏡收集，再經過雙色鏡后，通過長波通濾光片濾除瑞利散射光，所剩的拉曼散射光進入輸出光纖。[0011 ]采用上述結構后，本實用新型的有益效果為:它不需要激光光源的前期光纖耦合，簡化了工藝過程，降低了拉曼檢測設備的成本;它采用光源直接封裝在探頭內部的結構，提高了光源的能量利用率，并減少設備中的器件，進一步簡化設備結構，降低成本，且有利于設備的小型化。
【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0013]圖2是實施例2的結構示意圖。
[0014]圖3是實施例3的結構示意圖。
[00?5]圖4是實施例4的結構示意圖。
[0016]圖5是實施例5的結構示意圖。
[0017]附圖標記說明:
[0018]101、激光光源；102、雙色鏡102; 103、會聚透鏡；104、保護窗口； 105、被測樣品；106、長波通濾光片；107、輸出光纖；108、快軸準直透鏡；109、慢軸準直透鏡；110、光纖會聚透鏡;111、反射鏡;112、激發光準直鏡。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
[0020]參看如圖1所示，本實施例采用的技術方案是:它包含激光光源101、雙色鏡102、會聚透鏡103、保護窗口 104、長波通濾光片106、輸出光纖107;雙色鏡102、會聚透鏡103、保護窗口 104依次共軸設置構成激發光路，激光光源101共軸設置在激發光路的前端，被測樣品105共軸放置在激發光路的后端，雙色鏡102與激發光路成45度夾角設置;長波通濾光片106和輸出光纖107共軸設置構成收集光路，收集光路與激發光路垂直設置。
[0021]所述的激光光源101為半導體激光器或能產生激發光的光源。
[0022]所述的雙色鏡102對激發光具有高透過率，對被測樣品105產生的拉曼散射光具有高反射率，它在光路中正向透過激發光，背向透過瑞利散射光并反射拉曼散射光。
[0023]所述的會聚透鏡103為球面透鏡、非球面透鏡或球面、非球面透鏡組成的鏡組;它的作用是將激發光聚焦在被測樣品105上，反向將拉曼散射光和瑞利散射光收集，并耦合進入輸出光纖107。
[0024]所述的保護窗口104上鍍有對激發光和被測樣品產生的拉曼散射光都具有高透過率的增透膜;它的作用是對探頭光路進行密封和保護。
[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]本實施例的工作原理是:激光光源101產生的激發光依次通過雙色鏡102、會聚透鏡103和保護窗口 104，會聚透鏡103將激發光聚焦于被測樣品105，被測樣品105被激發光激發后發生拉曼散射，所產生的拉曼散射光連同瑞利散射光一起反方向透過保護窗口 104進入探頭，由會聚透鏡103收集，再經過雙色鏡102后，通過長波通濾光片106濾除瑞利散射光，所剩的拉曼散射光進入輸出光纖107。
[0027]本實施例的有益效果為:它不需要激光光源的前期光纖耦合，簡化了工藝過程，降低了拉曼檢測設備的成本;它采用光源直接封裝在探頭內部的結構，提高了光源的能量利用率，并減少設備中的器件，進一步簡化設備結構，降低成本，且有利于設備的小型化。
[0028]實施例2
[0029]參看如圖2所示，本實施例與實施例1的不同之處在于它還包含快軸準直透鏡108;快軸準直透鏡108同軸設置在激光光源101與雙色鏡102之間；其它部件和連接方式與實施例I相同。
[0030]所述的快軸準直透鏡108將具有較大快軸發散角的半導體激光器進行快軸準直，并選用與之相匹配的會聚透鏡103，可提高激發光的光能利用率。
[0031]實施例3
[0032]參看如圖3所示，本實施例與實施例2的不同之處在于它還包含慢軸準直透鏡109和光纖會聚透鏡110;慢軸準直透鏡109同軸設置在快軸準直透鏡108與雙色鏡102之間，光纖會聚透鏡110同軸設置在長波通濾光片106與輸出光纖107之間；其它部件和連接方式與實施例2相同。
[0033]所述的慢軸準直透鏡109將半導體激光器的慢軸進行準直，進一步提高激發光的光能利用率。
[0034]所述光纖會聚透鏡110將會聚透鏡103收集的拉曼散射光進行會聚，提高拉曼散射光進入輸出光纖107的耦合效率。
[0035]本實施例的工作原理是:激光光源101產生的激發光依次通過快軸準直透鏡108、慢軸準直透鏡109、雙色鏡102、會聚透鏡103和保護窗口 104，快軸準直透鏡108和慢軸準直透鏡109將激發光進行準直，會聚透鏡103將激發光聚焦于被測樣品105，被測樣品105被激發光激發后發生拉曼散射，所產生的拉曼散射光連同瑞利散射光一起反方向透過保護窗口104進入探頭，由會聚透鏡103收集并準直，再經過雙色鏡102后，通過長波通濾光片106濾除瑞利散射光，所剩的拉曼散射光經由光纖會聚透鏡110耦合進入輸出光纖107。本實施例適用于快慢軸發散角差異較大的半導體激光器。
[0036]實施例4
[0037]參看如圖4所示，本實施例與實施例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平行設置，收集光路與激發光路平行設置，反射鏡111與收集光路成135度夾角設置;其它部件和連接方式與實施例3相同。它的有益之處在于反射鏡能實現光路的折轉，有利于減小探頭體積。
[0038]實施例5
[0039]參看如圖5所示，本實施例與實施例4的不同之處，在于它將實施例4中的快軸準直透鏡108和慢軸準直透鏡109替換為激發光準直鏡112;其它部件和連接方式與實施例4相同。激發光準直鏡112能同時實現快慢軸準直，有利于簡化系統結構，尤其適用于TO封裝的半導體激光器。
[0040]以上所述，僅用于說明本實用新型的技術方案而非限制，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案所做的其它修改或者等同替換，只要不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【主權項】
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)、會聚透鏡(103)、保護窗口(104)、長波通濾光片(106)、輸出光纖(107);雙色鏡(102)、會聚透鏡(103)、保護窗口(104)依次共軸設置構成激發光路，激光光源(101)共軸設置在激發光路的前端，被測樣品(105)共軸放置在激發光路的后端；長波通濾光片(106)和輸出光纖(107)共軸設置構成收集光路，收集光路與激發光路成30-150度夾角設置。2.根據權利要求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直透鏡(108);快軸準直透鏡(108)同軸設置在激光光源(101)與雙色鏡(102)之間。3.根據權利要求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直透鏡(109)和光纖會聚透鏡(110);慢軸準直透鏡(109)同軸設置在快軸準直透鏡(108)與雙色鏡(102)之間，光纖會聚透鏡(110)同軸設置在長波通濾光片(106)與輸出光纖(107)之間。4.根據權利要求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)設于激發光路與收集光路之間。5.根據權利要求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直透鏡(108)和慢軸準直透鏡(109)替換為激發光準直鏡(112)。6.根據權利要求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)為半導體激光器。7.根據權利要求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窗口(104)上鍍有增透膜。
【文檔編號】G01J3/44GK205426795SQ201620224884
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月23日
【發明人】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
【申請人】北京杏林睿光科技有限公司