用于拉曼光譜儀熒光抑制的多波長外腔激光發(fā)射裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種外腔激光發(fā)射裝置，更具體的說，涉及一種用于拉曼光譜儀熒光抑制的多波長外腔激光發(fā)射裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，拉曼光譜儀在現(xiàn)場檢測、毒品分析、農(nóng)藥檢測等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用。然而，在對農(nóng)藥、毒品、爆炸物等進(jìn)行檢測的過程中，拉曼光譜受到強(qiáng)熒光干擾。拉曼光強(qiáng)度遠(yuǎn)小于熒光強(qiáng)度以至于被熒光淹沒從而無法檢測到拉曼光譜。因此，為了能高效地檢測拉曼光譜必須抑制熒光。
[0003]現(xiàn)階段，抑制熒光的方法有很多種，主要采用的是基線校正?；€校正即通過特定的算法擬合出光譜圖中的熒光背景并將其扣除。由于存在擬合誤差，基線校正不適用于熒光背景比較復(fù)雜的情況，會存在一些人為失真。
[0004]相較而言，現(xiàn)有的便攜式拉曼光譜儀采用的多波長移頻激發(fā)法(SEDRS)能夠適應(yīng)在復(fù)雜的背景下有效抑制熒光。其依據(jù)的原理是:由于熒光波長不會隨著激發(fā)光波長改變而改變，拉曼光譜峰卻會發(fā)生明顯的位移。因此，用兩個波長相差微小(一長一短)的光分別激發(fā)樣品獲得兩組帶有熒光背景的拉曼光譜(同一圖中)，如圖1所示；再將兩組帶有熒光背景的拉曼光譜進(jìn)行差分即可消除熒光，得到具有“一正一負(fù)”的差值拉曼光譜，如圖2所示。最后，利用相關(guān)算法復(fù)原拉曼光譜。
[0005]多波長移頻激發(fā)法的關(guān)鍵在于產(chǎn)生多波長拉曼激發(fā)光源。以雙波長拉曼激發(fā)光源為例，目前此類光源主要采用可調(diào)諧外腔半導(dǎo)體激光器，其利用光柵作為反饋元件，通過轉(zhuǎn)動光柵實(shí)現(xiàn)波長調(diào)諧。如圖3所示為目前常見的可調(diào)諧外腔半導(dǎo)體激光器示意圖，其中激光二極管I輸出的光經(jīng)過準(zhǔn)直透鏡2入射至光柵3上，一級衍射光反射回激光二極管I中參與模式競爭實(shí)現(xiàn)單縱模輸出；繞預(yù)定支點(diǎn)旋轉(zhuǎn)光柵3—定角度δ，使得入射光的衍射角從圖中Θ I變?yōu)棣?2，根據(jù)光柵衍射公式“2d.sin Θ = m.λ ”，可知相應(yīng)的輸出波長λ也發(fā)生了變化。
[0006]改變一級衍射光波長即可實(shí)現(xiàn)波長調(diào)節(jié)。由于存在機(jī)械移動部件(光柵3的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu))，該方案具有調(diào)諧結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性差，輸出波長重復(fù)性弱、多波長切換精度低，調(diào)節(jié)繁瑣等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的是:提供一種用于拉曼光譜儀熒光抑制的多波長外腔激光發(fā)射裝置，其基于移頻激發(fā)原理，能夠克服已知激光發(fā)射裝置調(diào)諧結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性差，輸出波長重復(fù)性弱、多波長切換調(diào)節(jié)不便的缺點(diǎn)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種用于拉曼光譜儀熒光抑制的多波長外腔激光發(fā)射裝置，其特征在于包括:
[0009]準(zhǔn)直激光發(fā)射組，其包括二個以上的準(zhǔn)直激光發(fā)射裝置，每個準(zhǔn)直激光發(fā)射裝置均包含一激光二極管和一準(zhǔn)直透鏡，且相鄰兩個準(zhǔn)直激光發(fā)射裝置發(fā)出的準(zhǔn)直光束之間預(yù)設(shè)有夾角δ ；
[0010]光柵，其布置于前述各準(zhǔn)直激光發(fā)射裝置的準(zhǔn)直光束出射路徑上構(gòu)成外腔，各準(zhǔn)直光束經(jīng)該光柵衍射后以不同衍射角形成直接出射的輸出光束，以及沿原路返回相應(yīng)激光二極管內(nèi)部參與諧振腔內(nèi)部模式競爭的衍射光束；
[0011]光纖合路輸出裝置，包括光纖親合透鏡和光纖合路器，所述光纖親合透鏡用于將經(jīng)由前述光柵出射的輸出光束匯聚至光纖合路器進(jìn)行波長輸出；
[0012]控制器，包含連接并驅(qū)動各激光二極管獨(dú)立通斷的電源切換電路。
[0013]進(jìn)一步的，本發(fā)明中所述光柵優(yōu)選為閃耀光柵，各準(zhǔn)直光束經(jīng)該光柵衍射后均可形成直接出射的零級反射光，以及沿原路返回相應(yīng)激光二極管內(nèi)部參與諧振腔內(nèi)部模式競爭的一級衍射光。
[0014]進(jìn)一步的，本發(fā)明中所述夾角δ滿足:0。< δ <10。。
[0015]更進(jìn)一步的，本發(fā)明中所述夾角δ為1°或2°。
[0016]進(jìn)一步的，本發(fā)明中所述光纖耦合透鏡的數(shù)量與激光二極管的數(shù)量一致，且每個光纖親合透鏡均對應(yīng)一路所述光柵的輸出光束。
[0017]本發(fā)明中涉及的連接并驅(qū)動各激光二極管獨(dú)立通斷的電源切換電路是本領(lǐng)域技術(shù)人員均可實(shí)現(xiàn)的已知技術(shù)。
[0018]本發(fā)明的工作原理如下:
[0019]激光二極管和前端的準(zhǔn)直透鏡確保準(zhǔn)直光束的產(chǎn)生。相對于光柵而言，各激光二極管均是按預(yù)設(shè)的角度和入射方位排布，每相鄰兩個激光二極管經(jīng)準(zhǔn)直透鏡射出的準(zhǔn)直光束之間均存在夾角I而夾角S的存在保證了各準(zhǔn)直光束經(jīng)光柵衍射后具有不同的衍射角Θ。根據(jù)光柵衍射公式“2d.sin Θ =m.λ ”，可知當(dāng)各準(zhǔn)直光束的衍射角Θ不同時，其輸出波長也不同。
[0020]本案中各激光二極管是預(yù)先固定的，對于不同波長輸出的切換是依靠控制器內(nèi)的電源切換電路來實(shí)現(xiàn)，通過電路的切換使得各激光二極管獨(dú)立通斷，完成各自的波長輸出。當(dāng)然本案只是拉曼光譜儀的前端激光發(fā)射裝置，各激光二極管經(jīng)光柵衍射產(chǎn)生的波長不等的輸出光束由光纖合路器收集后，分別激發(fā)樣品以獲得(由拉曼光譜儀內(nèi)部的感應(yīng)器檢測)多組熒光背景的拉曼光譜，再通過處理器差分運(yùn)算最終合成出熒光抑制良好的復(fù)原拉曼光譜。
[0021]本發(fā)明通過合理調(diào)節(jié)兩個準(zhǔn)直激光發(fā)射裝置(激光二極管和準(zhǔn)直透鏡)的布局角度和入射方位，即改變S角就能夠?qū)崿F(xiàn)最終輸出波長的調(diào)諧。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0023]本發(fā)明旨在提供一種無機(jī)械調(diào)節(jié)部件的結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)固、輸出波長更加穩(wěn)定，且操作更加簡單方便的用于拉曼光譜熒光抑制的多波長外腔激光發(fā)射裝置。本發(fā)明相比現(xiàn)有的利用轉(zhuǎn)動式光柵(機(jī)械調(diào)節(jié)部件)實(shí)現(xiàn)波長調(diào)諧的外腔半導(dǎo)體激光器而言，其具有如下優(yōu)勢:
[0024]I)通過電源切換電路控制實(shí)現(xiàn)不同輸出波長的切換，無機(jī)械調(diào)節(jié)部件即無需轉(zhuǎn)動光柵，消除了機(jī)械調(diào)節(jié)的不可靠性和可能引入的誤差，使得調(diào)諧結(jié)構(gòu)更加簡單穩(wěn)固，保證了輸出波長的高穩(wěn)定性，實(shí)際操作時波長輸出的重復(fù)性強(qiáng)，能夠大大提高調(diào)諧精度；
[0025]2)通過電源切換電路控制實(shí)現(xiàn)不同輸出波長的切換，可方便、快速切換波長，操作更加簡單，能夠節(jié)約工作時間，提高工作效率；
[0026]3)通過光柵外腔反饋實(shí)現(xiàn)單縱模輸出，線寬< 0.2nm。
[0027]4)本發(fā)明使用同一塊光柵給多個激光二極管做反饋，而不是一個光柵對應(yīng)一個激光二極管，故反饋結(jié)構(gòu)簡單，能夠節(jié)約制造成本。
【附圖說明】
[0028]下面結(jié)合附圖及