一种双波长激光共焦拉曼探头及拉曼光谱仪制造技术

本发明专利技术公开了一种双波长激光共焦拉曼探头和拉曼光谱仪，拉曼探头包括：第一激光模块；第二激光模块;双波长耦合模块，包括能够在第一侧接收第一激光模块射出的第一射出光束并在第二侧形成透射光束、在第二侧接收第二激光模块射出的第二射出光束且在该第二侧形成与透射光束共向的反射光束的耦合二向色片；以及耦合透镜，耦合透镜位于耦合二向色片的第二侧，且耦合透镜的主光轴与第一射出光束平行；本发明专利技术的拉曼探头和拉曼光谱仪实现了在保持拉曼探头较小体积的条件下，能够使用两种波长的激光对被测样品进行共焦点拉曼激发，并对样品发出的两种波段的拉曼散射光进行收集和光谱分析处理，且满足小型拉曼光谱仪对防震性能比较高的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种双波长激光共焦拉曼探头及拉曼光谱仪
本专利技术涉及光学仪器
，尤其是一种双波长激光共焦拉曼探头及拉曼光谱仪。
技术介绍
物质成分检测是在众多行业广泛存在的一种需求，拉曼光谱检测技术由于不需要进行样品前处理，可以在几秒钟内快速得到样品的成分信息，并且具有较广的可检测范围，能够对绝大多数由分子构成的物质进行检测，因此拉曼光谱检测技术相对于其他检测技术具有明显的优势，目前已在食品安全检测、药品检测、毒品检测、珠宝鉴定等领域得到了越来越多的应用；拉曼光谱检测技术采用激光照射样品，激发出样品的拉曼散射光，并对拉曼散射光进行的光谱分析，得到被测样品的物质成分信息；国内外的仪器厂家推出了众多型号的拉曼光谱检测仪，除了在实验室用于科学研究的大型拉曼光谱仪外，还有很多应用于各行业检测需求的便携式或手持式的小型拉曼光谱检测仪。小型拉曼光谱仪通常由激光器模块、探头模块、光谱分析模块等几部分组成，这些模块之间一般通过光纤进行连接；其中激光器模块用于产生一定功率的窄线宽激光，用于激发被测样品的拉曼散射光，激光波长通常为785纳米、532纳米、830纳米等等；探头模块用于将激光聚焦照射在被测样品上，同时收集由样品发出的拉曼散射光；光谱分析模块用于对拉曼散射光进行光谱分析，得到被测样品的拉曼光谱数据信息。采用不同波长的激光照射样品时，样品发出的光信号存在一定的差别；一方面，样品的拉曼散射光的强度与激光波长的四次方成反比，采用波长越短的激光照射样品，样品发出的拉曼散射光的强度越大；另一方面，一些物质在受到532纳米等短波长激光照射，会发出较强的荧光信号，当荧光的强度大于拉曼散射光的强度时，荧光信号就会覆盖拉曼信号，从而对拉曼光谱的探测造成困难；这就需要对于不同物质选择合适波长的激光来进行拉曼光谱探测。现有的小型拉曼光谱检测仪通常只使用一种波长的激光对样品进行拉曼光谱探测，这就对小型拉曼光谱检测仪的应用带来一定的限制。目前国外有厂家推出了集成了两个波长激光的小型拉曼光谱检测仪，但两个波长的激光是分别从两个拉曼探头照射到样品上，这其实只是相当于把两台不同波长的拉曼光谱检测仪简单拼凑在一起，而且两个探头在样品上的聚焦点难以调节到同一位置，并不能达到对被测样品的双波长激光共焦点检测的目的。用于科研实验室的大型拉曼光谱仪中往往会集成多个波长的激光器，但是不同波长的激光之间的选择切换是通过运动部件实现的，同时，再进行切换过程中也会出现很多位置变动的可能性从而造成结果上的误差，这种运动部件并不适合运用到对防震要求比较高的小型拉曼光谱仪中；因此需要寻找一种能够解决此类问题的方法。
技术实现思路
有鉴于此，需要克服现有技术中的上述缺陷中的至少一个，本专利技术提供了一种双波长激光共焦拉曼探头，能够实现双波长激光共焦点探测的拉曼探头，以便小型拉曼光谱检测仪也能够对不同类型的物质进行有激光波长选择；该双波长激光共焦拉曼探头包括：第一激光模块，所述第一激光模块分别通过第一传输光纤和第一拉曼传输光纤与第一激光模块和第一光谱仪连接；第二激光模块，所述第二激光模块分别通过第二传输光纤和第二拉曼传输光纤与第二激光模块和第二光谱仪连接;以及双波长耦合模块，所述双波长耦合模块包括能够在第一侧接收所述第一激光模块射出的第一射出光束并在第二侧形成透射光束、在所述第二侧接收所述第二激光模块射出的第二射出光束且在该第二侧形成与所述透射光束共向的反射光束的耦合二向色片；以及耦合透镜，所述耦合透镜位于所述耦合二向色片的所述第二侧，且所述耦合透镜的主光轴与所述第一射出光束平行。根据本专利
技术介绍
中对现有技术所述，现有的小型拉曼光谱检测仪通常只使用一种波长的激光对样品进行拉曼光谱探测；大型拉曼光谱仪中往往会集成多个波长的激光器，但是不同波长的激光之间的选择切换是通过运动部件实现的，在切换过程中也会出现很多位置变动的可能性从而造成结果上的误差，因此这种运动部件并不适合运用到对防震要求比较高的小型拉曼光谱仪中；而本专利技术公开的双波长激光共焦拉曼探头，不同波长的第一射出光束和第二射出光束通过耦合二向色片合束为含有两个波长的共轴的平行光，再经过耦合透镜会聚在位于该耦合透镜的焦点处的样品表面，激发出该样品的两个波段的拉曼散射光，该两个波段的拉曼散射光再经透镜收集成为平行光照射到耦合二向色片后，被耦合二向色片分解为传播方向互相垂直的两束平行光，该两束平行光分别经由第一激光模块和第二激光模块传播到第一光谱仪和第二光谱仪，得到该样品的这两个波段的拉曼散射光的光谱信息，从而实现了在保持拉曼探头较小体积的条件下，能够使用两种波长的激光对被测样品进行共焦点拉曼激发，并对样品发出的两种波段的拉曼散射光进行收集和光谱分析处理，从而弥补了小型拉曼光谱检测仪只能进行一种激光波长的拉曼光谱检测的不足，拓展了小型拉曼光谱仪的应用范围，且检测精准。同时，本案中，根据样品的不同性质，选择开启两种激光器中的一种激光器对样品进行拉曼光谱探测：对于具有荧光效应的样品，可以使用两种激光中波长较长的激光，从而避免样品的荧光信号对拉曼信号的干扰；对于没有荧光效应的样品，可以使用两种激光中波长较短的激光，这样能够得到样品更强的拉曼光谱信号，且不需要运动部件进行切换，满足小型拉曼光谱仪对防震性能比较高的要求。另外，根据本专利技术公开的一种双波长激光共焦拉曼探头还具有如下附加技术特征：进一步地，所述耦合二向色片为45°二向色片。更进一步地，所述第二射出光束垂直于所述第一射出光束。进一步地，所述第一激光模块包括第一拉曼滤光片组、第一准直透镜以及第一聚焦透镜；所述第一拉曼滤光片组包括第一二向色片，所述第一二向色片置于所述耦合二向色片的所述第一侧；所述第一准直透镜置于所述第一二向色片一侧与第一激光传输光纤之间；所述第一聚焦透镜置于所述第一二向色片另一侧与第一拉曼传输光纤之间且所述第一聚焦透镜与所述耦合透镜同轴。更进一步地，所述耦合二向色片为45°二向色片；所述第一二向色片为45°二向色片，所述第一准直透镜的主轴垂直于所述耦合透镜的主轴。更进一步地，所述第一拉曼滤光片组还包括第一激光窄带滤光片和第一长通滤光片，所述第一激光窄带滤光片置于所述第一准直透镜与所述第一二向色片之间；所述第一长通滤光片置于所述第一二向色片与所述第一聚焦透镜之间。进一步地，所述第二激光模块包括第二拉曼滤光片组、第二准直透镜以及第二聚焦透镜；所述第二拉曼滤光片组包括第二二向色片，所述第二二向色片置于所述耦合二向色片的所述第二侧；所述第二准直透镜置于所述第二二向色片一侧与第二激光传输光纤之间；所述第二聚焦透镜置于所述第二二向色片另一侧与第二拉曼传输光纤之间。更进一步地，所述耦合二向色片为45°二向色片；所述第二二向色片为45°二向色片，所述第二准直透镜的主轴平行于所述耦合透镜的主轴；所述第二聚焦透镜的主轴垂直于所述耦合透镜的主轴。更进一步地，所述第二拉曼滤光片组还包括第二激光窄带滤光片和第二长通滤光片，所述第二激光窄带滤光片置于所述第二准直透镜与所述第二二向色片之间；所述第二长通滤光片置于所述第二二向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双波长激光共焦拉曼探头，其特征在于，包括：/n第一激光模块；/n第二激光模块;以及/n双波长耦合模块，所述双波长耦合模块包括能够在第一侧接收所述第一激光模块射出的第一射出光束并在第二侧形成透射光束、在所述第二侧接收所述第二激光模块射出的第二射出光束且在该第二侧形成与所述透射光束共向的反射光束的耦合二向色片；以及耦合透镜，所述耦合透镜位于所述耦合二向色片的所述第二侧，且所述耦合透镜的主光轴与所述第一射出光束平行。/n

【技术特征摘要】
1.一种双波长激光共焦拉曼探头，其特征在于，包括：
第一激光模块；
第二激光模块;以及
双波长耦合模块，所述双波长耦合模块包括能够在第一侧接收所述第一激光模块射出的第一射出光束并在第二侧形成透射光束、在所述第二侧接收所述第二激光模块射出的第二射出光束且在该第二侧形成与所述透射光束共向的反射光束的耦合二向色片；以及耦合透镜，所述耦合透镜位于所述耦合二向色片的所述第二侧，且所述耦合透镜的主光轴与所述第一射出光束平行。


2.根据权利要求1所述的一种双波长激光共焦拉曼探头，其特征在于，所述耦合二向色片为45°二向色片。


3.根据权利要求2所述的一种双波长激光共焦拉曼探头，其特征在于，所述第二射出光束垂直于所述第一射出光束。


4.根据权利要求1所述的一种双波长激光共焦拉曼探头，其特征在于，所述第一激光模块包括第一拉曼滤光片组、第一准直透镜以及第一聚焦透镜；所述第一拉曼滤光片组包括第一二向色片，所述第一二向色片置于所述耦合二向色片的所述第一侧；所述第一准直透镜置于所述第一二向色片一侧与第一激光传输光纤之间；所述第一聚焦透镜置于所述第一二向色片另一侧与第一拉曼传输光纤之间。


5.根据权利要求4所述的一种双波长激光共焦拉曼探头，其特征在于，所述第一二向色片为45°二向色片。


6.根据权利要求4所述的一种双波长激光共焦拉曼探头，其特征在于，所述第一拉曼滤光片组还包括第一激光窄带滤光片和第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘召贵，韩中泽，谢松林，刘春芒，曾兵，
申请(专利权)人：江苏天瑞仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32