[实用新型]一种连续锁模装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光学技术领域，涉及一种连续锁模装置，特别是一种用于光学近场腔衰荡光谱分析的连续锁模装置。

背景技术

在环境分析、生命科学、医学医疗、国防安全、先进制造工业等许多领域存在大量的物质痕量测量需求，并且对痕量物质检测灵敏度的要求越来越高。腔衰荡光谱分析技术由于具有检测灵敏度高、绝对测量、选择性好等优点，成为痕量物质测量技术发展趋势之一。腔衰荡光谱分析技术多用来分析痕量气体浓度和组分，近些年来，研究者也将腔衰荡光谱分析技术应用于流体物质分析。腔衰荡光谱分析技术中，由于可以显著提高系统光能利用效率和系统测量精度，连续锁模装置被引入腔衰荡光谱分析中，并且起着非常重要的作用。现有技术中，有一种用于腔衰荡光谱分析的连续锁模装置(参见美国专利“Cavity-Locked Ring DownSpectroscopy”，专利号：US6,084,682)。该专利中的用于腔衰荡光谱分析的连续锁模装置具有相当的优点，但是，仍然存在一些本质不足：1)腔衰荡光谱分析系统中，采用三面反射镜构成的光学精细腔，系统结构复杂，对于机械加工和定位的要求较高，导致系统测量工作是稳定性差；2)腔衰荡光谱分析系统中，连续锁模过程是通过位移部件调节光学精细腔的一面反射镜位置来实现的，连续锁模过程中改变了光学精细腔，提高了系统锁模难度，并且降低了系统可靠性、稳定性和可操作性；3)只能用来测试分析气体，不能对流体物质、薄膜、界面、纳米物质等形态物质的痕量浓度测试，对流体进行测量时，需要被检测流体具有一定体积数量，对具有少量的被测流体无法进行检测。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于光学近场腔衰荡光谱分析的连续锁模装置。

本实用新型包括外反射棱镜、入射反射镜、近场光学精细腔、出射反射镜、偏振分光镜、光电探测器、分析控制单元和移动部件。

所述的外反射棱镜为等腰三角形外反射棱镜或等腰梯形外反射棱镜，其中两个腰面为反射面，分别是入射反射面和出射反射面，入射反射面与底面夹角为45°、出射反射面与底面夹角为135°。

所述的近场光学精细腔设置在外反射棱镜上方，为等腰三角形棱镜或等腰梯形棱镜，两个腰面分别为高反射率入射面和高反射率出射面，底面为内全反射面，近场光学精细腔的底面与外反射棱镜的底面平行、近场光学精细腔的横截面与外反射棱镜的横截面平行。

所述的入射反射镜和出射反射镜分别设置在近场光学精细腔的两侧，同时也设置在外反射棱镜的两侧，其中入射反射镜与外反射棱镜的入射反射面平行、出射反射镜与外反射棱镜的出射反射面平行。

外反射棱镜、入射反射镜、近场光学精细腔、出射反射镜和偏振分光镜位置配合，均设置在光路上，具体是：与外反射棱镜底面平行、且与外反射棱镜横截面垂直的入射光束在外反射棱镜的入射反射面发生反射后入射至入射反射镜，由入射反射镜反射后由高反射率入射面入射至近场光学精细腔，形成环形行波，再透过高反射率出射面射出，入射至出射反射镜，由出射反射镜反射后入射至外反射棱镜的出射反射面，经反射后入射至偏振分光镜；偏振分光镜对于s偏振态光反射、对p偏振态光透射，其中光电探测器设置在s偏振态光的反射光路上。

外反射棱镜的底面与移动部件固定连接，移动部件和光电探测器均与分析控制单元电连接。

所述的光电探测器为光电二极管、雪崩管、光电倍增管中的一种。

所述的移动部件为步进电机、压电陶瓷位移器、纳米位移元件中的一种。

本实用新型光学精细腔构成简单，只由一个光学元件构成环形光学精细腔，内部形成光束行波，光强分布均匀，测试系统的结构简单稳定，对光学精细腔机械定位要求低；本实用新型通过位移部件调节系统中的等腰梯形反射镜，从而改变激光束在光学精细腔的行程，实现锁模，无需改变光学精细腔，系统可靠性和稳定性高，可操作性强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种用于光学近场腔衰荡光谱分析的连续锁模装置包括外反射棱镜1、入射反射镜2、近场光学精细腔3、出射反射镜4、偏振分光镜5、光电探测器6、分析控制单元7、移动部件8。图中实线为光路、虚线为电子连接。其中，分析控制单元7为计算机系统，探测器6为雪崩管，移动部件8为压电陶瓷位移器，偏振分光镜5对于s偏振态光反射，对p偏振态光透射。