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一种全光纤傅里叶变换拉曼光谱仪的制作方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及一种光谱仪，尤其涉及一种全光纤傅里叶变换拉曼光谱仪。

【背景技术】

傅里叶变换拉曼光谱仪是基于傅里叶变换光谱学的基本原理，利用干涉图与谱图之间傅里叶变换的对应关系，通过测量干涉图，对干涉图进行傅里叶变换，从而确定谱图。 与色散拉曼光谱仪相比，傅立叶变换拉曼光谱仪具有高通量、高灵敏度、高分辨率、高信噪比、抗荧光光谱干扰等优点，应用广泛。 但由于传统的傅里叶变换光谱仪包括准直系统、分光系统和检测接收系统，体积大、价格昂贵，不利于产品的普及。

近年来，小型化拉曼光谱仪的研究进展非常迅速，现有的微型拉曼光谱仪绝大多数仍采用色散型光谱仪原理，由于入射狭缝孔径和光阑的尺寸限制了光通量而导致效率严重下降，因此微型拉曼光谱仪的性能远不如大型拉曼光谱仪。 傅立叶变换拉曼光谱仪的分光系统包括分光镜和分光镜两臂上的两块反射镜，其中一个为动镜，另一个为固定镜； 动镜需要一套高精度的驱动系统，采用时间调制来实现光信号的调制。 该系统的小型化和便携化难度较大，存在重复性和可靠性难以保证、测量实时性差等问题。

【发明内容】

发明内容本发明的目的在于针对现有傅里叶变换拉曼光谱仪的小型化问题，提供一种全光纤傅里叶变换拉曼光谱仪。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种全光纤傅里叶变换拉曼光谱仪，它包括传输光纤(5)和全部采用传输光纤(5)实现器件联动的激光器、光纤拉曼探头, 全光纤双光束干涉系统和光电倍增管； 激光通过光纤拉曼探头照射样品，形成拉曼散射光，由光纤拉曼探头收集，进入全光纤双光束干涉系统，形成两路干涉光，其中一路的光路两束干涉光经过全光纤双光束干涉系统中的相位调制器调制，调制后的干涉光输出到光电倍增管转换成电信号。

作为上述方案的进一步改进，光纤双光束干涉系统是在光纤迈克尔逊干涉仪、光纤马赫曾德尔干涉仪、光纤斐索干涉仪或长波干涉仪中采用一种可调谐光纤双光束干涉。周期光纤光栅系统。

进一步地，所述的光纤迈克尔逊干涉仪包括光纤隔离器、光纤3dB耦合器、一组相位调制器、法拉第旋转镜； 所述的拉曼散射光首先进入光纤隔离器，经光纤3dB耦合器分成两路组成迈克尔逊干涉仪的两臂，其中一臂装有相位调制器对光路进行调制，使光两臂光程产生差值，两束光分别经末端的法拉第旋转镜反射后传输至光纤3dB耦合器，形成光程差被调制的干涉光。

进一步地，所述相位调制器为压电陶瓷柱，采用传输光纤绕在压电陶瓷柱表面的形式，通过施加驱动电压来调节压电陶瓷柱上光纤的长度。

进一步地，相位调制器为压电陶瓷微位移器件，采用在所述压电陶瓷微位移器件表面粘贴传输光纤的形式，在所述压电陶瓷微位移器件上施加驱动电压调整光纤长度。

[0010] 优选地，可以根据光纤双光束干涉系统的分辨率要求增加相位调制器的数量，以扩大光路的调节范围。

进一步地，法拉第旋转器采用在光纤准直器的端面上粘贴成45°角的法拉第旋转器，然后在所述法拉第旋转器的外表面镀高反射膜的方法中制备。

[0012] 优选地，所述法拉第旋转器通过光纤熔接的方式与所述光纤3dB耦合器的两个输出光纤臂焊接在一起。

进一步地，所述的光纤马赫-曾德尔干涉仪包括光纤消偏器、一对光纤3dB耦合器、一组相位调制器； 所述的拉曼散射光首先通过光纤消偏器，然后通过光纤3dB耦合器的双向光纤融合形成光纤马赫-曾德尔干涉仪的两个臂，其中一个缠绕在一组压电陶瓷柱，驱动电压施加于压电陶瓷柱组。 两束光在另一个光纤3dB耦合器处干涉后，输出调制光程差的干涉光，调制光程差的干涉光输出到光电倍增管进行解调。

本发明的有益效果是：

1.本发明的全光纤傅立叶变换拉曼光谱仪采用全光纤光路，避免了包含机械运动的相位调制系统，在大大提高解调速度的同时也大大减小了仪器的体积，

2.全光纤双光束干涉系统采用全光纤迈克尔逊干涉仪或其他全光纤双光束干涉系统，双光束光程差调制采用压电陶瓷或微位移驱动，使得这种全光纤傅立叶变换拉曼光谱仪的光程差调节精度准确可控；

3、采用多组驱动能量扩大光程差，提高光谱仪的分辨率，系统稳定可靠，重复性高；

4.本发明全光纤傅立叶变换拉曼光谱仪结构简单，所用器件少，便于实现集成化、模块化，其整体体积小、重量轻，可实现小型化、便携化光谱仪。

【图纸说明】

图1为本发明提供的第一实施例的全光纤傅里叶变换拉曼光谱仪的结构示意图；

图2为本发明提供的第二实施例的全光纤傅立叶变换拉曼光谱仪的结构示意图；

图3为本发明提供的第三实施例的全光纤傅里叶变换拉曼光谱仪的结构示意图。

【详细方式】

[0013] 下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明的全光纤傅里叶变换拉曼光谱仪包括激光器、光纤拉曼探头、全光纤双光束干涉系统、光电倍增管、若干传输光纤。 激光通过光纤拉曼探头照射样品，形成拉曼散射光。 拉曼散射光由光纤拉曼探头收集，进入全光纤双光束干涉系统，形成两路干涉光。 干涉光的两路之一 全光纤双光束干涉系统中，光纤的光路经过相位调制器调制，调制后的干涉光输出到光电倍增管转换成电信号.

本发明的全光纤傅立叶变换拉曼光谱仪具有高分辨率、高信噪比、宽光谱范围，并可实现低成本、小型化的特点，其全光纤双光束的双光束干涉系统 光程差调制采用相位调制器进行调制，可以精确控制全光纤傅里叶变换拉曼光谱仪的光程差调节精度。

全光纤双光束干涉系统可以是包括光纤迈克尔逊干涉仪或光纤马赫-曾德尔干涉仪等主要构成的拉曼光谱解调系统，即光纤双光束干涉系统是采用光纤迈克尔逊干涉仪、光纤马赫-曾德尔干涉仪、光纤斐索干涉仪或长周期光纤光栅中的可调谐光纤双光束干涉系统。

[0026] 例如光纤傅里叶变换光谱仪光纤傅里叶变换光谱仪，光纤迈克尔逊干涉仪可以包括光纤隔离器、光纤3dB耦合器、压电陶瓷驱动器或微位移装置、法拉第旋转镜。 光纤3dB耦合器将拉曼散射光分成两路，形成迈克尔逊干涉仪的两臂，其中一臂由压电陶瓷驱动调制光路，使得两臂光路之差为产生，两束干涉光经过末端的法拉第旋转镜反射后，再次传输到3dB耦合器，形成双光束干涉。 干涉光通过3dB耦合器的另一个端口到达光电倍增管，经过光程差调制的干涉光通过光电倍增管。 转换成电信号。

[0027] 又例如，光纤马赫-曾德尔干涉仪可以包括光纤消偏振器、一对光纤3dB耦合器和一组相位调制器。 首先，输入的拉曼光谱经过光纤消偏器消偏，避免双光束干涉时因环境影响引起的偏振衰落导致信号不稳定，然后将一对光纤3dB耦合器的双路光纤熔接在两路光纤上。形成干涉仪的臂，其中一个臂缠绕在一组压电陶瓷柱上，驱动电压施加在压电陶瓷柱上以调制臂的光路，两束光在第二个干涉光纤3dB耦合器，输出光程差经过调制的干涉光，并将干涉光输出到光电倍增管进行解调。

实施例一

请参阅图1，本实施例的全光纤傅立叶变换拉曼光谱仪包括激光器1、光纤拉曼探头2、全光纤双光束干涉系统、光电倍增管4、部分传输光纤5。这些传输光纤5可用于实现激光器1、光纤拉曼探头2、全光纤双光束干涉系统、光电倍增管4之间的器件关联。

激光1通过光纤拉曼探头2照射在样品6上形成拉曼散射光，所述拉曼散射光被光纤拉曼探头2收集并进入全光双光束干涉系统形成双向干涉