一种基于超透镜的拉曼光谱仪探头及光学系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种基于超透镜的拉曼光谱仪探头及光学系统，包括：第一纤芯、第二纤芯、第一超透镜和第二超透镜；第一纤芯对应第一超透镜的第一区域和第二超透镜的第二区域，第二纤芯对应第一超透镜的第三区域和第二超透镜的第四区域；第一纤芯用于出射泵浦光；第一超透镜位于第一纤芯的出光侧，第二超透镜位于第一超透镜远离第一纤芯的一侧，且第二超透镜远离第一超透镜的一侧能够设置待测样品；第二纤芯用于出射耦合的拉曼散射光；光学系统中包括拉曼光谱仪探头、狭缝、光栅和探测器。本申请降低了拉曼光谱仪探头中元器件的使用数量和重量，减小了拉曼光谱仪探头体积。减小了拉曼光谱仪探头体积。减小了拉曼光谱仪探头体积。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超透镜的拉曼光谱仪探头及光学系统


[0001]本技术涉及光学仪器
，具体而言，涉及一种基于超透镜的拉曼光谱仪探头及光学系统。

技术介绍

[0002]拉曼光谱仪采用激光来激发待测样品的拉曼散射光，并对拉曼散射光进行光谱分析，通过数据库对比分析得到被测样品的成分和含量等信息。由于拉曼光谱仪在使用时不需要对待测样品进行预处理，可以在几秒钟内快速得到待测样品的成分信息，并且具有很高的准确性，因此拉曼光谱仪在食品安全检测、药品检测、毒品检测、珠宝鉴定、环境监测等领域得到了越来越多的应用。
[0003]现有的拉曼光谱仪中，其发射的光源以及从待测样品发生散射的拉曼光分别位于两个通道内；同时光谱仪内部需要使用到多个光学透镜和反射镜来实现准直、会聚和改变光路方向。现有光谱仪中结构复杂，难以减小整体重量和尺寸，无法实现小型化。

技术实现思路

[0004]为实现上述目的，本技术实施例提供的具体技术方案如下：
[0005]一种基于超透镜的拉曼光谱仪探头，包括：第一纤芯、第二纤芯、第一超透镜和第二超透镜；所述第一纤芯和所述第二纤芯并排设置；所述第一纤芯对应所述第一超透镜的第一区域和所述第二超透镜的第二区域，所述第二纤芯对应所述第一超透镜的第三区域和所述第二超透镜的第四区域；
[0006]所述第一纤芯用于出射泵浦光；
[0007]所述第一超透镜位于所述第一纤芯的出光侧，所述第二超透镜位于所述第一超透镜远离所述第一纤芯的一侧，且所述第二超透镜远离所述第一超透镜的一侧能够设置待测样品；/>[0008]所述第一区域用于对所述第一纤芯出射的泵浦光进行准直，所述第二区域用于对所述第一区域准直的泵浦光会聚至所述待测样品处；
[0009]所述第四区域用于对所述待测样品在泵浦光作用下所出射的拉曼散射光进行准直，所述第三区域用于将所述第四区域准直的拉曼散射光会聚并耦合至所述第二纤芯；
[0010]所述第二纤芯用于出射耦合的拉曼散射光。
[0011]可选地，所述第二超透镜的所述第二区域与所述第四区域共焦点。
[0012]可选地，所述第二超透镜的相位分布满足：
[0013][0014][0015]其中，λ1为泵浦光的波长，λ2为拉曼散射光的波长，f2为所述第二超透镜的焦距；(x2,y2)为所述第二区域中的坐标，(x4,y4)为所述第四区域中的坐标，且坐标(x2,y2)与坐标(x4,y4)所对应的原点相同；表示(x2,y2)处对泵浦光的调制相位，表示(x4,y4)处对拉曼散射光的调制相位。
[0016]可选地，坐标(x2,y2)与坐标(x4,y4)所对应的原点为所述第二超透镜的中心。
[0017]可选地，所述第一超透镜的所述第一区域与所述第三区域对应相同的焦距，且非共焦点。
[0018]可选地，所述第一超透镜的相位分布满足：
[0019][0020][0021]其中，λ1为泵浦光的波长，λ2为拉曼散射光的波长，f1为所述第一超透镜的焦距；(x1,y1)为所述第一区域中以所述第一区域的中心为原点的坐标，(x3,y3)为所述第三区域中以所述第三区域的中心为原点的坐标；表示所述第一区域中(x1,y1)处对泵浦光的调制相位，表示所述第三区域中(x3,y3)处对拉曼散射光的调制相位。
[0022]可选地，所述第一超透镜、所述第二超透镜的形状为多边形或圆形。
[0023]可选地，所述第二纤芯的数量为多个，每个所述第二纤芯对应所述第一超透镜中的一个所述第三区域。
[0024]可选地，所述第一纤芯位于多个所述第二纤芯的中心处。
[0025]可选地，所述第一纤芯、所述第一区域、所述第二区域共光轴排列；
[0026]所述第二纤芯、所述第三区域共光轴排列。
[0027]一种光学系统，包括：依次排列的拉曼光谱仪探头、狭缝、光栅和探测器；
[0028]所述狭缝用于控制所述拉曼光谱仪探头出射的拉曼散射光的角度；
[0029]所述光栅用于将入射的拉曼散射光进行分光；
[0030]所述探测器用于接收拉曼散射光。
[0031]可选地，所述探测器为电荷耦合器或图像传感器。
[0032]相较于现有技术，本技术实施例具有的有益效果为：
[0033]本技术中通过使用超透镜对光线进行准直、会聚和改变光路方向。超透镜是通过在基底上设置微纳结构，来实现对光的相位、振幅和偏振的调节，并且可以利用超透镜和波长无关的特性，实现对拉曼光谱仪探头内部光路的简化，减小整体的体积和重量，并降低成本和安装的精度与难度。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0035]图1示出了本技术实施例所提供的拉曼光谱仪探头内部光路走向示意图；
[0036]图2示出了本技术实施例所提供的光学系统原理示意图；
[0037]图3示出了本技术实施例所提供的第一区域、第二区域、第三区域和第四区域在拉曼光谱仪探头内部位置示意图；
[0038]图4示出了本技术实施例所提供的第一超透镜上第一区域和第三区域位置关系示意图；
[0039]图5示出了本技术实施例所提供的第二超透镜上第二区域和第四区域位置关系示意图。
[0040]附图标记说明：
[0041]110、第一纤芯；111、第二纤芯；112、第一超透镜；113、第二超透镜；114、待测样品；115、拉曼散射光；116、狭缝；117、光栅；118、探测器；119、第一区域；210、第二区域；211、第三区域；212、第四区域。
具体实施方式
[0042]为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案做详细的说明。
[0043]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0044]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0045]在本技术中，除非另有明确的规定和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超透镜的拉曼光谱仪探头，其特征在于，包括：第一纤芯(110)、第二纤芯(111)、第一超透镜(112)和第二超透镜(113)；所述第一纤芯(110)和所述第二纤芯(111)并排设置；所述第一纤芯(110)对应所述第一超透镜(112)的第一区域(119)和所述第二超透镜(113)的第二区域(210)，所述第二纤芯(111)对应所述第一超透镜(112)的第三区域(211)和所述第二超透镜(113)的第四区域(212)；所述第一纤芯(110)用于出射泵浦光；所述第一超透镜(112)位于所述第一纤芯(110)的出光侧，所述第二超透镜(113)位于所述第一超透镜(112)远离所述第一纤芯(110)的一侧，且所述第二超透镜(113)远离所述第一超透镜(112)的一侧能够设置待测样品(114)；所述第一区域(119)用于对所述第一纤芯(110)出射的泵浦光进行准直，所述第二区域(210)用于对所述第一区域(119)准直的泵浦光会聚至所述待测样品(114)处；所述第四区域(212)用于对所述待测样品(114)在泵浦光作用下所出射的拉曼散射光进行准直，所述第三区域(211)用于将所述第四区域(212)准直的拉曼散射光会聚并耦合至所述第二纤芯(111)；所述第二纤芯(111)用于出射耦合的拉曼散射光。2.根据权利要求1所述的基于超透镜的拉曼光谱仪探头，其特征在于，所述第二超透镜(113)的所述第二区域(210)与所述第四区域(212)共焦点。3.根据权利要求2所述的基于超透镜的拉曼光谱仪探头，其特征在于，所述第二超透镜(113)的相位分布满足：(113)的相位分布满足：其中，λ1为泵浦光的波长，λ2为拉曼散射光的波长，f2为所述第二超透镜(113)的焦距；(x2，y2)为所述第二区域(210)中的坐标，(x4，y4)为所述第四区域(212)中的坐标，且坐标(x2，y2)与坐标(x4，y4)所对应的原点相同；表示(x2，y2)处对泵浦光的调制相位，表示(x4，y4)处对拉曼散射光的调制相位。4.根据权利要求3所述的基于超透镜的拉曼光谱仪探头，其特征在于，坐标(x2，y2)与坐标(x4，y4)所对应的原点...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵小波，郝成龙，谭凤泽，朱健，
申请(专利权)人：深圳迈塔兰斯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：