一種全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光譜儀，尤其涉及一種全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀。
【背景技術(shù)】
[0002] 傅里葉變換拉曼光譜儀是依據(jù)傅里葉變換光譜學(xué)的基本原理，利用干涉圖與光譜 圖之間傅里葉變換的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過測(cè)量干涉圖，對(duì)干涉圖實(shí)施傅里葉變換來測(cè)定光譜圖。 傅里葉變換拉曼光譜儀相比于色散型拉曼光譜儀具有高通量、高靈敏度、高分辨率、高信噪 比、抗熒光光譜干擾等優(yōu)勢(shì)，而被廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)傅里葉變換光譜儀由于包括準(zhǔn)直系統(tǒng)、 分光系統(tǒng)和探測(cè)接收系統(tǒng)，因而體積龐大、價(jià)格昂貴，不利于產(chǎn)品的普及。
[0003] 近幾年來，微型化拉曼光譜儀的研究進(jìn)展非常迅速，現(xiàn)有的微型拉曼光譜儀絕大 多數(shù)仍采用色散型光譜儀原理，由于入射狹縫孔徑和光闌的大小限制了光通量并導(dǎo)致效率 嚴(yán)重下降，因此微型拉曼光譜儀的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及大型拉曼光譜儀。而傅里葉變換拉曼光譜 儀的分光系統(tǒng)包括分束器及分束器兩個(gè)臂上的兩個(gè)反射鏡，其中一個(gè)反射鏡是動(dòng)鏡，另一 個(gè)反射鏡為固定鏡；動(dòng)鏡需要一套高精度的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用時(shí)間調(diào)制方式來實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的 調(diào)制，這一系統(tǒng)的微型化、便攜化比較困難，存在重復(fù)性和可靠性難以保證、測(cè)量實(shí)時(shí)性較 差等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的傅里葉變換拉曼光譜儀微型化的問題，提供一種全 光纖傅里葉變換拉曼光譜儀。
[0005] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀，其包括傳輸 光纖（5)及均采用傳輸光纖（5)實(shí)現(xiàn)器件關(guān)聯(lián)的激光器、光纖拉曼探頭、全光纖雙光束干涉 系統(tǒng)與光電倍增管；激光器通過光纖拉曼探頭照射到樣品上并形成拉曼散射光，所述拉曼 散射光通過光纖拉曼探頭收集并進(jìn)入全光纖雙光束干涉系統(tǒng)形成兩路干涉光，兩路干涉光 的其中一路的光程經(jīng)全光纖雙光束干涉系統(tǒng)中的相位調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的干涉光輸 出到光電倍增管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
[0006] 作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)，光纖雙光束干涉系統(tǒng)為采用光纖邁克爾遜干涉儀、 光纖馬赫曾德干涉儀、光纖斐索干涉儀或長(zhǎng)周期光纖光柵中的一種可調(diào)諧光纖雙光束干涉 系統(tǒng)。
[0007] 進(jìn)一步地，所述光纖邁克爾遜干涉儀包括光纖隔離器、光纖3dB耦合器、一組相位 調(diào)制器、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡；所述拉曼散射光首先進(jìn)入光纖隔離器，后經(jīng)光纖3dB耦合器分成兩 路形成邁克爾遜干涉儀的兩臂，其中一臂加相位調(diào)制器調(diào)制光程，使兩臂光程產(chǎn)生差值，兩 束光分別經(jīng)尾端法拉第旋轉(zhuǎn)鏡反射后再次傳輸?shù)焦饫w3dB耦合器形成光程差被調(diào)制的干 涉光。
[0008] 再進(jìn)一步地，相位調(diào)制器為壓電陶瓷柱，采用將傳輸光纖在所述壓電陶瓷柱表面 繞環(huán)的形式，加驅(qū)動(dòng)電壓在所述壓電陶瓷柱上來調(diào)節(jié)光纖長(zhǎng)度。
[0009] 再進(jìn)一步地，相位調(diào)制器為壓電陶瓷微位移器，采用將傳輸光纖粘貼在所述壓電 陶瓷微位移器表面的形式，加驅(qū)動(dòng)電壓在所述壓電陶瓷微位移器上來調(diào)節(jié)光纖長(zhǎng)度。
[0010] 優(yōu)選地，相位調(diào)制器的數(shù)量能根據(jù)光纖雙光束干涉系統(tǒng)分辨率的要求增加，以擴(kuò) 大光程的調(diào)節(jié)范圍。
[0011] 再進(jìn)一步地，法拉第旋轉(zhuǎn)鏡采用在光纖準(zhǔn)直器的端面粘貼制作45°角的法拉第旋 轉(zhuǎn)片，然后在所述法拉第旋轉(zhuǎn)片的外表面鍍高反射膜的方法制備而成。
[0012] 優(yōu)選地，法拉第旋轉(zhuǎn)鏡通過光纖恪接的方式與光纖3dB親合器的兩輸出光纖臂恪 接。
[0013] 進(jìn)一步地，所述光纖馬赫曾德干涉儀包括光纖消偏器、一對(duì)光纖3dB耦合器、一組 相位調(diào)制器；所述拉曼散射光先經(jīng)過光纖消偏器，然后進(jìn)入由一對(duì)光纖3dB耦合器的兩路 光纖熔接形成所述光纖馬赫曾德干涉儀的兩臂，其中一臂纏繞在一組壓電陶瓷柱上，給這 組壓電陶瓷柱加驅(qū)動(dòng)電壓，兩臂的兩束光在其中另一個(gè)光纖3dB耦合器處干涉后輸出光程 差被調(diào)制的干涉光，所述光程差被調(diào)制的干涉光輸出至光電倍增管解調(diào)。
[0014] 本發(fā)明的有益效果為：
[0015] 1.本發(fā)明的全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀采用全光纖光路，避免包含機(jī)械運(yùn)動(dòng)的 相位調(diào)制系統(tǒng)，大大提高了解調(diào)速度的同時(shí)還極大地縮小了儀器的體積，
[0016] 2.全光纖雙光束干涉系統(tǒng)采用全光纖的邁克爾遜干涉儀或其他全光纖的雙光束 干涉系統(tǒng)，雙光束的光程差調(diào)制采用壓電陶瓷或微位移器驅(qū)動(dòng)，使得該全光纖傅里葉變換 拉曼光譜儀的光程差調(diào)節(jié)精度準(zhǔn)確可控；
[0017] 3.采用多組驅(qū)動(dòng)能擴(kuò)展光程差提高光譜儀的分辨率，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、可重復(fù)性 尚；
[0018] 4.本發(fā)明的全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，所用器件少，便于實(shí)現(xiàn)集成 化、模塊化，其整體體積小，重量輕，可實(shí)現(xiàn)光譜儀的微型化、便攜化。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明提供的第1實(shí)施例的全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明提供的第2實(shí)施例的全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖3是本發(fā)明提供的第3實(shí)施例的全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí) 施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。
[0023] 本發(fā)明的全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀包括激光器、光纖拉曼探頭、全光纖雙光 束干涉系統(tǒng)、光電倍增管、若干傳輸光纖。激光器通過光纖拉曼探頭照射到樣品上并形成 拉曼散射光，所述拉曼散射光通過光纖拉曼探頭收集并進(jìn)入全光纖雙光束干涉系統(tǒng)形成兩 路干涉光，兩路干涉光的其中一路的光程經(jīng)全光纖雙光束干涉系統(tǒng)中的相位調(diào)制器進(jìn)行調(diào) 制，調(diào)制后的干涉光輸出到光電倍增管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。
[0024] 本發(fā)明的全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀具備高分辨率、高信噪比、寬光譜范圍、且 能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、微型化的特性，其全光纖雙光束干涉系統(tǒng)的雙光束的光程差調(diào)制采用相 位調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制，準(zhǔn)確可控全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀的光程差調(diào)節(jié)精度。
[0025] 全光纖雙光束干涉系統(tǒng)可以是包括主要由光纖邁克爾遜干涉儀或光纖馬赫曾德 干涉儀等形式組成的拉曼光譜解調(diào)系統(tǒng)，即光纖雙光束干涉系統(tǒng)為采用光纖邁克爾遜干涉 儀、光纖馬赫曾德干涉儀、光纖斐索干涉儀或長(zhǎng)周期光纖光柵中的一種可調(diào)諧光纖雙光束 干涉系統(tǒng)。
[0026] 如，光纖邁克爾遜干涉儀可包括光纖隔離器、光纖3dB耦合器、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器或 微位移器、法拉第旋轉(zhuǎn)鏡。光纖3dB耦合器將拉曼散射光分成兩路，形成了邁克爾遜干涉儀 的兩臂，其中一臂加所述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)調(diào)制光程，使兩臂光程產(chǎn)生差值，兩束干涉光分別經(jīng) 尾端所述法拉第旋轉(zhuǎn)鏡反射后再次傳輸?shù)?dB耦合器，形成雙光束干涉，干涉光經(jīng)3dB耦合 器另一端口到光電倍增管，則由光程差調(diào)制的干涉光經(jīng)光電倍增管轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0027] 再如，光纖馬赫曾德干涉儀可包括光纖消偏器、一對(duì)光纖3dB耦合器、一組相位調(diào) 制器。首先由光纖消偏器將輸入的拉曼光譜進(jìn)行消偏，以避免在雙光束干涉時(shí)由環(huán)境影響 造成的偏振衰落帶來的信號(hào)不穩(wěn)定，然后由一對(duì)光纖3dB耦合器的兩路光纖熔接形成干涉 儀的兩臂，其中一臂纏繞在一組壓電陶瓷柱上，給壓電陶瓷柱加驅(qū)動(dòng)電壓用于調(diào)制該臂的 光程，兩束光在第二個(gè)光纖3dB耦合器處干涉，輸出光程差被調(diào)制的干涉光，干涉光輸出至 光電倍增管解調(diào)。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施例的全光纖傅里葉變換拉曼光譜儀包括激光器1、光纖拉曼探 頭2、全光纖雙光束干涉系統(tǒng)、光電倍增管4、若干傳輸光纖5。可采用這些傳輸光纖5實(shí)現(xiàn) 激光器1、光纖拉曼探頭2、全光纖雙光束干涉系統(tǒng)、光電倍增管4之間的器件關(guān)聯(lián)。
[0030] 激光器1通過光纖拉曼探頭2照射到樣品6上并形成拉曼散射光，所述拉曼散射 光通過光纖拉曼探頭2收集并進(jìn)入全光纖雙光束干涉系統(tǒng)形成兩路干涉