一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪及实现方法技术

本发明专利技术公开了一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪及实现方法。该光谱仪基于声光可调谐滤波器的电控分光特性，利用内置主动光源经分光后汇聚进入发射光纤，接收光纤连接接收装置，收发光纤通过连接不同的附件可实现固体或者液体的吸收光谱探测，采用双探测器分束参比定标实现实时光谱定标和光源性能监测，通过加入0级光遮挡、分光片和凹面反射镜，使±1级衍射光都进入同一光纤传导照射于样品表面，增强信号光的能量，并结合锁相电路进一步提高光谱探测信噪比。该发明专利技术结构紧凑，探测速度快，信噪比高，可通过连接不同的光纤附件测量固体和液体物质，结合使用长光纤可以实现远离仪器探测，应用范围广。

【技术实现步骤摘要】
一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪及实现方法
本专利技术涉及光谱探测技术，具体指一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪及实现方法，它适用于物质光谱检测与分析领域。
技术介绍
光谱分析技术作为“绿色检测技术”的代表，具有高效、快速、成本低、无损伤和绿色环保等优点，AOTF(acousto-opticturnablefilter)作为分光系统,在近红外光谱仪中,被誉为“90年代最突出的进展”。基于AOTF特点：外形轻小,双光路设计；精度高、有效的剔除背景的干扰,抗干扰能力很强；重现性好,实时快速检测；由电子信号控制进行扫描、分辨率高；在全光谱扫描范围内波长切换速度快,且稳定性好；信号能量大；无移动部件。因此AOTF型光谱仪具备灵活，轻巧，便于在线分析等特点,在农业、食品检测、土壤分析、水质检测等领域得到了越来越广泛的应用。公开文献和专利已有基于AOTF分光特性进行光谱探测的方法，如申请公布号CN109115682A公布了一种兼顾液体及固体成份探测的光谱仪及其探测方法，该专利通过主动复色光源汇聚照射于样品表面，接收样品表面的漫反射光进入AOT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，包括光源分光模块(1)、±1级信号光参比和出射模块(2)、外接探测附件(3)、光谱接收模块(4)和数据采集与控制模块(5)；其特征在于：/n光源分光模块(1)提供主动光源并对其分光，产生0级和±1级信号光，随后±1级信号光进入±1级信号光参比和出射模块(2)一部分用于参比定标，一部分进入外接探测附件(3)照射于样品，样品经漫反射产生的信号光进入光谱接收模块(4)进行样品光谱采集和探测，数据采集与控制模块(5)用于控制整机运作和光谱的采集与处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，包括光源分光模块(1)、±1级信号光参比和出射模块(2)、外接探测附件(3)、光谱接收模块(4)和数据采集与控制模块(5)；其特征在于：
光源分光模块(1)提供主动光源并对其分光，产生0级和±1级信号光，随后±1级信号光进入±1级信号光参比和出射模块(2)一部分用于参比定标，一部分进入外接探测附件(3)照射于样品，样品经漫反射产生的信号光进入光谱接收模块(4)进行样品光谱采集和探测，数据采集与控制模块(5)用于控制整机运作和光谱的采集与处理。


2.根据权利要求1所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：
所述的光源分光模块(1)由宽谱卤素光源(11)、准直透镜组(12)、声光可调谐滤波器(13)、一次汇聚透镜组(14)和0级光挡板(15)组成；宽谱卤素光源(11)发出的光束经过准直透镜组(12)出射准直光，进入声光可调谐滤波器(13)，当声光可调谐滤波器(13)未工作时，衍射光无法产生，当声光可调谐滤波器(13)在某一射频频率下工作时，某一波长的光会分离成两束正交偏振的单波长衍射光和一束0级复色光，该三束光经过一次汇聚透镜组(14)后汇聚分离，0级光挡板(15)遮挡0级光，±1级衍射光从两边出射。


3.根据权利要求2所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：所述的宽谱卤素光源(11)为前端带透镜的卤素灯泡；


4.根据权利要求2所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：所述的准直透镜组(12)为内部带小孔光阑的2片式透镜组，透镜表面镀光谱仪适用波段增透膜。


5.根据权利要求2所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：所述的声光可调谐滤波器(13)为光谱仪分光器件，内部无消色散设计，可分出具有一定夹角的0级复色光和±1级单色衍射光。


6.根据权利要求2所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：所述的一次汇聚透镜组(14)为2片式透镜组，用于对经声光可调谐滤波器(13)分光后的光束进行汇聚，透镜表面镀光谱仪适用波段增透膜。


7.根据权利要求1所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：
所述的±1级信号光参比和出射模块(2)由－1级平板分光片(21)、+1级平板分光片(22)、二次汇聚透镜(23)、参比探测器(24)、－1级凹面反射镜(25)、+1级凹面反射镜(26)和发射光纤接口(27)组成；±1级衍射光分别经－1级平板分光片(21)和+1级平板分光片(22)共光路依次反射进二次汇聚透镜(23)和参比探测器(24)完成参比定标探测，经－1级平板分光片(21)和+1级平板分光片(22)透射的±1级衍射光分别经－1级凹面反射镜(25)和+1级凹面反射镜(26)都汇聚进发射光纤接口(27)中。


8.根据权利要求7所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：所述的－1级平板分光片(21)、+1级平板分光片(22)为平面窗口片，表面镀光谱仪适用波段并具有90:10比例的透反射膜。


9.根据权利要求7所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：所述的二次汇聚透镜(23)为1片平凸透镜，透镜表面镀光谱仪适用波段增透膜。


10.根据权利要求7所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：所述的参比探测器(24)为光谱仪适用波段相应的单元探测器。


11.根据权利要求7所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：所述的－1级凹面反射镜(25)、+1级凹面反射镜(26)表面镀光谱仪适用波段反射膜。


12.根据权利要求7所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：所述的发射光纤接口(27)为SMA光纤接口。


13.根据权利要求1所述的一种基于AOTF的收发一体光纤光谱仪，其特征在于：
所述的外接探测附件(3)由固体漫反射光纤测量附件(31)和液体透射光纤测量附件(32)组成；测试时将固体漫反射光纤测量附件(31)或液体透射光纤测量附件(32)一端光纤接于发射光纤接口(27)就能将信号光照射于固体或者液体样品上。
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【专利技术属性】
技术研发人员：季海兵，何志平，徐睿，郑海燕，王振动，褚蓉玲，盛龙禹，
申请(专利权)人：上海中科航谱光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31