光学谐振腔和气体吸收光谱检测设备制造技术

一种光学谐振腔(100)和气体吸收光谱检测设备，包括第一腔镜(101)和第二腔镜(102)，第一腔镜(101)包括多个反射点，第一腔镜(101)的所有反射点中的至少一个为输入反射点(103)，第二腔镜(102)的反射面设置于第一腔镜(101)的反射面的对侧、与第一腔镜(101)构成的光学谐振腔(100)，第二腔镜(102)包括多个反射点，第一腔镜(101)或第二腔镜(102)的所有反射点中的至少一个为输出反射点(104)，光束经输入反射点(103)透射至光学谐振腔(100)内，并在第一腔镜(101)的反射点和第二腔镜(102)的反射点之间反射至少4次之后，满足重入射条件并进入下一个反射循环，如此循环往复，直到光学谐振腔(100)内的光束的能量衰减为0。振腔(100)内的光束的能量衰减为0。振腔(100)内的光束的能量衰减为0。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光学谐振腔和气体吸收光谱检测设备


[0001]本申请属于腔增强吸收光谱(Cavity Enhance Absorption Spectroscopy，CEAS)
，尤其涉及一种光学谐振腔和气体吸收光谱检测设备。

技术介绍

[0002]环保、安全、工业等领域对气体吸收光谱检测的下限提出了更高的要求，为满足这一要求，气体吸收光谱检测技术采用了增加光程的方法，以提高气体吸收率，降低检测下限。然而，在有限的体积下，光程不能无限增加。近年来发展起来的CEAS技术，例如，腔衰荡光谱(CavityRing
‑
Down Spectroscopy，CRDS)技术、非相干宽带(Incoherent Broad Band，IBB)腔增强吸收光谱(IBBCEAS)技术、离轴积分腔输出光谱(Off Axis Integrating Cavity Output Spectroscopy，OA
‑
ICOS)技术等，利用光在光学谐振腔内不断反射的特点，可以在有限的体积下，使有效光程提升102‑
104倍，从而大大提升气体吸收光谱检测设备的灵敏度。
[0003]然而，基于CEAS技术的气体检吸收光谱测设备，普遍存在光电探测器接收的光能量偏低的问题，限制了气体吸收光谱检测设备的信噪比和灵敏度的提升。
[0004]技术问题
[0005]本申请实施例的目的之一在于：提供一种光学谐振腔和气体吸收光谱检测设备，以解决现有的基于CEAS技术的气体吸收光谱检测设备的光电探测器接收的光能量偏低，限制了气体吸收光谱检测设备的信噪比和灵敏度的提升的问题。
[0006]技术解决方案
[0007]本申请实施例第一方面提供一种光学谐振腔，包括：
[0008]第一腔镜，所述第一腔镜包括多个反射点，所述第一腔镜的所有反射点中的至少一个为输入反射点；
[0009]第二腔镜，所述第二腔镜的反射面设置于所述第一腔镜的反射面的对侧，所述第二腔镜包括多个反射点，所述第一腔镜或所述第二腔镜的所有反射点中的至少一个为输出反射点；
[0010]其中，光束经所述输入反射点透射至所述光学谐振腔内，并在所述第一腔镜的反射点和所述第二腔镜的反射点之间反射N次之后，满足重入射条件并进入下一个反射循环，如此循环往复，直到所述光学谐振腔内的光束的能量衰减为0，N≥4，所述重入射条件为：所述光束在所述光学谐振腔内的反射位置和反射角度与所述光束第一次透射至所述光学谐振腔内的透射位置和透射角度相同；
[0011]所有所述输入反射点和所有所述输出反射点中的至少一个为目标反射点，所述目标反射点的透射率大于或等于T，剩余的所述反射点的透射率等于T0，T＞T0＞0。
[0012]在一个实施例中，T＝mT0，m＝(N
‑
1)/2，m＞1。
[0013]在一个实施例中，所有所述输入反射点中的一个和所有所述输出反射点中的一个的透射率大于或等于T。
[0014]在一个实施例中，T＝mT0，m＝N
‑
2，m＞1。
[0015]在一个实施例中，所有所述输入反射点中的一个或所有所述输出反射点中的一个的透射率大于或等于T。
[0016]在一个实施例中，T＝mT0，m＝(N
‑
1)/2，m＞1。
[0017]在一个实施例中，所有所述输入反射点中的至少一个的透射率大于或等于T
in
，所有所述输出反射点中的至少一个的透射率大于或等于T
out
，T
in
≠T
out
，T
in
≥T，T
out
≥T。
[0018]在一个实施例中，对于所述第一腔镜和所述第二腔镜中的目标腔镜，基于一体化镀膜方法或分体式镀膜方法，在所述目标腔镜形成透过率不同的反射点，所述目标腔镜包括多个透射率不同的反射点。
[0019]在一个实施例中，基于所述一体化镀膜方法，在所述目标腔镜形成多个透过率不同的反射点的方法为：在一体化镀膜过程中，使用掩模在所述目标腔镜的不同区域产生不同的膜层；
[0020]基于所述分体式镀膜方法，在所述目标腔镜形成多个透过率不同的反射点的方法为：在分体式镀膜过程中，将所述目标腔镜的不同区域分离为相互独立的元件，对不同的元件单独进行镀膜。
[0021]在一个实施例中，所述光学谐振腔还包括：
[0022]至少一个折叠反射镜，每个所述折叠反射镜的反射面与所述第一腔镜的反射面或所述第二腔镜的反射面相对设置，所述折叠反射镜包括多个反射点；
[0023]光束经所述输入反射点透射至所述光学谐振腔内，并在所述第一腔镜的反射点、所述折叠反射镜的反射点及所述第二腔镜的反射点之间反射M次之后，满足重入射条件并进入下一个反射循环，如此循环往复直到所述光束的能量衰减为0，M＞N。
[0024]在一个实施例中，所述第一腔镜或所述第二腔镜的所有反射点中的至少一个为输出反射点，所述输出反射点为目标反射点。
[0025]在一个实施例中，所述第一腔镜和所述第二腔镜中至少一个为凹面反射镜。
[0026]本申请实施例的第二方面提供一种气体吸收光谱检测设备，包括：
[0027]本申请实施例的第一方面提供的光学谐振腔；
[0028]光电探测器，所述光电探测器用于测量经所述输出反射点透射出来的光束的光强度，以根据所述光强度或所述光强度的衰荡时间，获得所述光学谐振腔内的气体的吸收光谱信息。
[0029]在一个实施例中，所述气体吸收光谱检测设备还包括会聚透镜，所述光束经所述输出反射点透射至所述会聚透镜之后，经所述会聚透镜会聚至所述光电探测器。
[0030]在一个实施例中，所述气体吸收光谱检测设备还包括会聚透镜和接收光纤，所述光束经所述输出反射点透射至所述会聚透镜之后，经所述会聚透镜会聚至所述接收光纤，并传输至所述光电探测器。
[0031]在一个实施例中，所述气体吸收光谱检测设备基于腔衰荡光谱技术、非相干宽带腔增强吸收光谱技术或离轴积分腔输出光谱技术实现。
[0032]有益效果
[0033]本申请实施例的第一方面提供的光学谐振腔，包括第一腔镜和第二腔镜，第一腔镜包括多个反射点，第一腔镜的所有反射点中的至少一个为输入反射点，第二腔镜的反射
面设置于第一腔镜的反射面的对侧、与第一腔镜构成的光学谐振腔，第二腔镜包括多个反射点，第一腔镜或第二腔镜的所有反射点中的至少一个为输出反射点，光束经输入反射点透射至光学谐振腔内，并在第一腔镜的反射点和第二腔镜的反射点之间反射至少4次之后，满足重入射条件并进入下一个反射循环，如此循环往复，直到光学谐振腔内的光束的能量衰减为0，重入射条件为：光束在光学谐振腔内的反射位置和反射角度与光束第一次透射至光学谐振腔内的透射位置和透射角度相同；通过使得所有输入反射点和所有输出反射点中的至少一个的透射率大于剩余的反射点的透射率，可以增强输出反射点输出的光能量，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光学谐振腔，其特征在于，包括：第一腔镜，所述第一腔镜包括多个反射点，所述第一腔镜的所有反射点中的至少一个为输入反射点；第二腔镜，所述第二腔镜的反射面设置于所述第一腔镜的反射面的对侧，所述第二腔镜包括多个反射点，所述第一腔镜或所述第二腔镜的所有反射点中的至少一个为输出反射点；其中，光束经所述输入反射点透射至所述光学谐振腔内，并在所述第一腔镜的反射点和所述第二腔镜的反射点之间反射N次之后，满足重入射条件并进入下一个反射循环，如此循环往复，直到所述光学谐振腔内的光束的能量衰减为0，N≥4，所述重入射条件为：所述光束在所述光学谐振腔内的反射位置和反射角度与所述光束第一次透射至所述光学谐振腔内的透射位置和透射角度相同；所有所述输入反射点和所有所述输出反射点中的至少一个为目标反射点，所述目标反射点的透射率大于或等于T，剩余的所述反射点的透射率等于T0，T＞T0＞0。2.如权利要求1所述的光学谐振腔，其特征在于，所有所述输入反射点中的至少一个的透射率大于或等于T，所述第二腔镜包括N/2个输出反射点。3.如权利要求2所述的光学谐振腔，其特征在于，T＝mT0，m＝(N
‑
1)/2，m＞1。4.如权利要求1所述的光学谐振腔，其特征在于，所有所述输入反射点中的一个和所有所述输出反射点中的一个的透射率大于或等于T。5.如权利要求4所述的光学谐振腔，其特征在于，T＝mT0，m＝N
‑
2，m＞1。6.如权利要求1所述的光学谐振腔，其特征在于，所有所述输入反射点中的一个或所有所述输出反射点中的一个的透射率大于或等于T。7.如权利要求6所述的光学谐振腔，其特征在于，T＝mT0，m＝(N
‑
1)/2，m＞1。8.如权利要求1所述的光学谐振腔，其特征在于，所有所述输入反射点中的至少一个的透射率大于或等于T
in
，所有所述输出反射点中的至少一个的透射率大于或等于T
out
，T
in
≠T
out
，T
in
≥T，T
out
≥T。9.如权利要求1至8任一项所述的光学谐振腔，其特征在于，对于所述第一腔镜和所述第二腔镜中的目标腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈波，杨志泉，温俊华，许辉杰，
申请(专利权)人：江苏旭海光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：