[发明专利]一种基于双焦透镜的CARS光谱测温装置

说明书

技术领域

本发明涉及CARS光谱测温装置，特别涉及一种基于双焦透镜的CARS光谱测温装置。

背景技术

相干反斯托克斯拉曼光谱(Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy，简称CARS)是飞秒科学研究中一种重要的非线性光谱技术，利用飞秒激光脉冲作为泵浦光和斯托克斯光共同作用激发分子的拉曼振动模并通过时间延迟探测光探测被激发的分子拉曼振动模的时间演化，实验中探测得到的飞秒CARS信号不但能够反映物质微观的分子超快动力学过程，而且可以反映分子的宏观温度信息，因此飞秒CARS是开展气体燃烧测温的一种重要手段。

CARS光谱是测量火焰温度的一种重要的方法，与传统测温方式相比具有更高的信噪比。常用的CARS装置在对火焰进行测量时，采用普通透镜，只能在一个位置产生一个CARS信号，从而只能监控一个位置的温度信息。

发明内容

本发明的目的是为了解决常用的CARS装置在对火焰进行测量时，采用普通透镜，只能监控一个位置的温度信息的问题。而提出的一种基于双焦透镜的CARS光谱测温装置。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

飞秒激光器1、第一分束片2、第一反射镜3、第二反射镜4、第三反射镜5、第二分束片6、第四反射镜7、光学参量放大器即OPA 8、第一时间延迟装置9、第二时间延时装置10、第三分束片11、第五反射镜12、第六反射镜13、第四分束片14、第七反射镜15、第一双焦透镜16、火焰发生装置17、第二双焦透镜18、第一光阑19、第八反射镜20、第九反射镜21、第二光阑22、第十一反射镜23、第十二反射镜24、第十三反射镜25、第十四反射镜26、第一透镜27、第二透镜28、第一光纤耦合器件29、第二光纤耦合器件30、第一光纤31、第二光纤32、第一光谱仪33、第二光谱仪34、第一CCD阵列探测器35、第二CCD阵列探测器36和计算机37；

飞秒激光器1射出的激光经过第一分束片2后分成两束光，其中一束光经过第一反射镜3反射到光学参量放大器即OPA 8进入第一时间延迟装置9经过第四反射镜7反射到第一双焦透镜16；另一束光经过第二反射镜4反射到第三反射镜5；经过第三反射镜5的反射光线经过第二分束片6后分成两束光，其中一束光进入第二时间延时装置10经过第三分束片11分成两束光，其中一束光进入第一双焦透镜16，另一束光经过第五反射镜12反射到第一双焦透镜16；第二分束片6分成的另一束光经过第七反射镜15反射到第四分束片14后分成两束光其中一束光进入第一双焦透镜16，另一束光经过第六反射镜13反射到第一双焦透镜16；其中，经过第一双焦透镜16的五束光束平行；

五束光束经过第一双焦透镜聚焦在火焰发生装置17产生火焰上的两点，在两点位置上产生两个CARS信号，其中，两个CARS信号分别以红色和绿色标记区分；

两个CARS信号及五束光束经过第二双焦透镜18，转化为平行光到达第一光阑19、第二光阑22、第八反射镜20和第十一反射镜23上；

其中，通过第一光阑19和第二光阑22将两个CARS信号选取出来；经过第八反射镜20的光线反射到第九反射镜21；第九反射镜21的光线反射到第十二反射镜24；经过第十二反射镜24的光线反射到第十三反射镜25，经过第十三反射镜25的光线反射到第一透镜27后聚焦到第二光纤耦合器件30中；通过第一光纤31输入到第一光谱仪33上后，经过第一CCD阵列探测器35后，由计算机37进行处理；

经过第十一反射镜23的光线反射到第十四反射镜26，经过第十四反射镜26的光线反射到第二透镜28后聚焦到第一光纤耦合器件29中，通过第二光纤接入到第二光谱仪34上后；经过第二CCD阵列探测器36后，由计算机37进行处理；

其中，第一时间延迟装置9、第二时间延时装置10、第一CCD阵列探测器35和第二CCD阵列探测器36分别与计算机37相连。

发明效果