拉曼光谱的光谱滤波制造技术

提供了一种拉曼光谱系统。该光谱系统包括光学开关，该光学开关包括具有泵入口和返回出口的第一侧，和具有多个泵出口和多个返回入口的第二侧。该光谱系统包括光学地耦合到泵入口的至少一个辐射源和光学地耦合到返回出口的检测器。该光谱系统进一步包括光学地耦合在该至少一个辐射源和泵出口之间的泵滤波器模块，和光学地耦合在检测器和返回入口之间的返回滤波器模块。该光谱系统进一步包括多个探头，每一个探头都由至少一个激励光纤光学地连接到该多个泵出口中的至少一个，并且由至少一个发射光纤光学地耦合到该返回入口中的一个。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】拉曼光谱的光谱滤波相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§120要求于2018年2月9日提交的美国临时申请序列No.62/628,627的优先权，本申请基于该临时申请的内容并且该临时申请的内容通过引用整体并入本文。
本公开大体涉及光学设备，并且更具体地，涉及包括用于在拉曼光谱中使用的滤波部件的光学开关。
技术介绍
光学开关常规地用于各种应用，包括光纤通信。此类开关用于将光从期望的光学输入引导到期望的光学输出。例如，1×N开关在公共端口和N个端口中的任何一个之间建立光学连接，其中“N”是大于1的整数。常规的光学开关可以包括，例如，基于移动棱镜或移动光纤的微机电系统(MEMs)和微机械系统。微机械开关的商业示例包括由Agiltron(美国马萨诸塞州沃伯恩)制造的LightBendTM系列。拉曼光谱是可以利用光纤以传输和接收光的应用的示例。拉曼光谱提供了一种用于分析样品的技术，这种技术被认为适用于水性和其他液体环境，也适用于分析固体、凝胶、气体和粉末。拉曼光谱是一种分析技术，它使用光散射，通过利用单色光照射物质，然后测量散射光中各个波长及它们的强度来确定物质中各种分子的身份和浓度。拉曼光谱系统通常包括探头(probe)，该探头促进测量远离光源和检测器的样品的拉曼光谱。该探头通过第一光纤光学地连接到光源并且通过第二光纤光学地连接到检测器。探头通常包含光学部件，该光学部件包括以激光的频率为中心的窄带通“激光清理”滤波器，和选择性地拒绝在激光频率上弹性散射的光的边缘滤波器、陷波(notch)滤波器或高通滤波器。具有此类光学部件的探头对于具有单个探头或有限数量个探头的拉曼光谱系统是方便的。然而，随着拉曼光谱系统中探头数量的增加，其中每一个探头都包括它自己的一组光学部件，因此系统的整体成本也随之增加。
技术实现思路
根据本公开的实施例，提供了一种拉曼光谱系统。该光谱系统包括光学开关，该光学开关包括具有泵入口和返回出口的第一侧，和具有多个泵出口和多个返回入口的第二侧。该光谱系统包括光学地耦合到该光学开关的泵入口的至少一个辐射源和光学地耦合到该光学开关的返回出口的检测器。该光谱系统进一步包括光学地耦合在该至少一个辐射源和该光学开关的泵出口之间的泵滤波器模块，和光学地耦合在检测器和该光学开关的返回入口之间的返回滤波器模块。该光谱系统进一步包括多个探头，每一个探头都由至少一个激励光纤光学地连接到该光学开关的该多个泵出口中的至少一个，并且由至少一个发射光纤光学地耦合到该光学开关的该返回入口中的一个。应当理解的是，以上一般描述和以下详细描述两者仅仅是示例性的，并旨在提供用于理解权利要求本质和特性的概览或框架。各个附图被包括以提供进一步理解，各个附图被收入并构成本说明书的一部分。附图图示一个或多个实施例，并与说明书一起用来解释各实施例的原理和操作。附图说明从下列描述和附图(仅通过非限制性示例的方式给出)将更清楚地理解本公开，其中：图1A示出了根据本公开的实施例的示例性拉曼光谱系统；图1B示出了根据本公开的实施例的示例性拉曼光谱系统；图2A示出了根据本公开的实施例的示例性拉曼光谱系统；图2B示出了根据本公开的实施例的示例性拉曼光谱系统；图3示出了根据本公开的实施例的示例性泵滤波器模块；以及图4示出了根据本公开的实施例的示例性返回滤波器模块。具体实施方式现在将具体参考该(多个)实施例，其(多个)示例在附图中示出。在可能时，将在所有附图中使用相同的附图标号来指示相同或类似的部件。除非上下文另有明确规定，单数形式“一”、“一种”和“该”包括复数对象。列举相同特征的所有范围的端点可独立组合并且包括所列举的端点。所有参考都通过引用并入本文。如本文所使用的，“具有(have)”、“具有(having)”、“包括(include)”“包括(including)”、“包括(comprise)”、“包括(comprising)”等在它们的开放意义上使用，并且通常意味着“包括但不限于”除非另有规定，否则本文所使用的所有科学和技术术语具有本领域通用的含义。本文提供的定义旨在促进对于本文经常使用的某些术语的理解，并且并不旨在限制本公开的范围。下面首先总体上描述本公开，然后基于几个示例性实施例进行详细描述。在各个示例性实施例中彼此结合示出的特征不必全部实现。特别地，各个特征也可以被省略，或以一些其他方式与同一示例性实施例或其他示例性实施例所示的其他特征组合。本公开的实施例提供了包括光学开关的拉曼光谱系统，该光学开关包括第一侧，该第一侧具有光学地耦合到至少一个辐射源的泵入口和光学地耦合到检测器的返回出口。该光学开关进一步包括第二侧，该第二侧具有光学地耦合到多个探头的多个泵出口和多个返回入口。本文所描述的光谱系统进一步包括设置在该至少一个辐射源和该多个泵出口之间的泵滤波器模块，使得从该至少一个辐射源递送的所有辐射在被递送到探头之前先穿过该泵滤器模块。附加地，本文所描述的光谱系统还包括设置在检测器与该多个返回入口之间的返回滤波器模块，使得从该探头递送的所有辐射在被递送到检测器之前先穿过返回滤波器模块。本文所描述的光谱系统有利地允许对递送到多个探头的辐射进行滤波并且对从多个探头递送的辐射进行滤波，而无需在该多个探头中的每一个中提供常规的探头光学部件。因此，如本文所描述的系统降低了与利用多个探头分析多个样品或利用多个探头分析样品的多个部分相关联的成本。图1A-图1B和图2A-图2B示出了根据本公开的实施例的示例性拉曼光谱系统。图1A所示的示例性系统100包括多个探头110和多个光纤130、132，该多个光纤130、132将该多个探头110中的每一个光学地连接到光学开关140的第一侧142。对于该多个探头110中的每一个，至少一个激励光纤130将探头110光学地连接到光学开关140的第一侧142上的泵出口148，并且至少一个发射光纤132将探头110光学地连接到光学开关140的第一侧142上的返回入口149。光学开关140的第一侧142包括多个泵出口148和多个返回入口149。至少一个辐射源152通过泵滤波器模块166光学地连接到光学开关140的第二侧144上的泵入口146，并且检测器156通过返回滤波器模块168光学地连接到光学开关140的第二侧144上的返回出口147。该系统100进一步包括控制器160和计算系统170。图1B所示的示例性系统200包括与系统100类似的系统部件，但与系统100不同之处在于系统200包括光学开关240。光学开关240包括设置在光学开关240内、在泵入口146和该多个泵出口148之间的泵滤波器模块166。光学开关240还包括设置在光学开关240内、在返回出口147和该多个返回入口148之间的返回滤波器模块168。因此，在系统200中，该至少一个辐射源152直接光学地连接到泵入口146。该系统100进一步包括控制器160和计算系统170。图2A所示的示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种拉曼光谱系统，包括：/n光学开关，所述光学开关包括：/n第一侧，所述第一侧具有泵入口和返回出口，以及/n第二侧，所述第二侧具有多个泵出口和多个返回入口；/n至少一个辐射源，所述至少一个辐射源光学地耦合到所述光学开关的所述泵入口；/n检测器，所述检测器光学地耦合到所述光学开关的所述返回出口；/n泵滤波器模块，所述泵滤波器模块光学地耦合在所述至少一个辐射源和所述光学开关的所述泵出口之间；/n返回滤波器模块，所述返回滤波器模块光学地耦合在所述检测器和所述光学开关的所述返回入口之间；以及/n多个探头，每一个探头都由至少一个激励光纤光学地连接到所述光学开关的所述多个泵出口中的至少一个，并且由至少一个发射光纤光学地耦合到所述光学开关的所述返回入口中的一个。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180209 US 62/628,6271.一种拉曼光谱系统，包括：
光学开关，所述光学开关包括：
第一侧，所述第一侧具有泵入口和返回出口，以及
第二侧，所述第二侧具有多个泵出口和多个返回入口；
至少一个辐射源，所述至少一个辐射源光学地耦合到所述光学开关的所述泵入口；
检测器，所述检测器光学地耦合到所述光学开关的所述返回出口；
泵滤波器模块，所述泵滤波器模块光学地耦合在所述至少一个辐射源和所述光学开关的所述泵出口之间；
返回滤波器模块，所述返回滤波器模块光学地耦合在所述检测器和所述光学开关的所述返回入口之间；以及
多个探头，每一个探头都由至少一个激励光纤光学地连接到所述光学开关的所述多个泵出口中的至少一个，并且由至少一个发射光纤光学地耦合到所述光学开关的所述返回入口中的一个。


2.如权利要求1所述的光谱系统，其特征在于，所述光学开关包括泵光学开关和返回光学开关，其中，所述泵光学开关包括所述泵入口和所述多个泵出口，并且其中，所述返回光学开关包括所述多个返回入口和所述返回出口。


3.如权利要求1或2所述的光谱系统，其特征在于，所述泵滤波器模块包括设置在所述至少一个辐射源和所述光学开关的所述泵入口之间的外壳。


4.如权利要求1-3中任一项所述的光谱系统，其特征在于，所述返回滤波器模块包括设置在所述检测器和所述光学开关的所述返回出口之间的外壳。


5.如权利要求1-4中任一项所述的光谱系统，其特征在于，所述至少一个辐射源包括激光器。


6.如权利要求5所述的光谱系统，其特征在于，所述激光器具有在约200nm到约1500nm之间的输出波长。


7.如权利要求5或6所述的光谱系统，其特征在于，所述激光器具有在约670nm到约850nm之间的输出波长。


8.如权利要求1-7中任一项所述的光谱系统，其特征在于，所述泵滤波器模块包括设置在准直器和聚焦透镜之间的带通滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·R·别克汉姆，小安德鲁·J·埃芬贝格尔，M·C·桑松，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US