[发明专利]光纤光程池的制作方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种光纤光程池的制作方法，具体涉及一种可以应用于微量气体分析、检测的光纤光程池中的制作方法。

背景技术

根据Lambert-Beer定律，增加光和样品的作用距离，能增大吸收信号的幅度，从而能有效提高光谱探测灵敏度，多次反射是实现长光程的有效途径。在科研、环保、煤矿瓦斯监控等领域，用光谱吸收法分析、检测微量气体，如甲烷、一氧化碳、氧气等，需要长光程池，光程越长，可探测浓度下限越低。

常用的光程池有White型、矩阵型和Herriott型几种。White型和矩阵型长程池的特点是孔径角较大，可实现较多的反射次数，但使用的反射镜也较多。Herriott型光程池特点是结构简单，光路调解相对容易，反射次数较多，但孔径角较小，适用于激光光源。Herriott长程池要求两个等焦距凹面镜平行且同轴。现有的光程池一般是采用有源激光准直发射系统进行发射，采用光电探测器系统进行数据的收集和分析处理。然而在实际应用中两个凹面镜安装在仪器上，没有光学平台和可调节光具座，不易使凹面镜的主光轴重合，难以使反射光斑的分布对称于镜中心以充分利用镜子的尺寸得到最多的光反射次数。

本申请人于2013年申请了一份专利“一种光纤光程池”，公开号为CN203811523U，公开了前反射镜(2)上可以设两个缺口，分别固定两个光纤准直器(1)，一个发射光信号一个接收光信号。也可以在前反射镜(2)上设一个缺口， 固定一个光纤准直器(1)发射光，后反射镜(3)上设一个缺口，固定一个光纤准直器 (1)接收光，可以调节出更多次反射获得更长光路。但是发明人进一步研究发现，采用现有的光纤准直器成品时，其WD（Working Distance工作距离）是固定的，不便于调整。

发明人进一步发现，由于光程池中的两个凹面反射镜不断地改变激光光束的发散角，在两个反射镜面上的激光光斑大小是不断改变的，如图1所示，图1为光程池端面反射镜上的激光光斑大小分布图，相距90mm的凹面反射镜上，两面各有17个光斑，发射光纤准直器从位置1射入光束，接受光纤准直器从位置34收光，在34位置，如使用与1位置发射光纤准直器相同特性的对称的光纤准直器收光，不能达到最好的收光效果。

此外，光程池除需要考虑机械紧凑性外，还要求准直器的插入损耗（Insertion Loss）尽量小，光线被两端的反光镜多次反射，光程长达数米至数十米，一对准直器的插入损耗可能达10dB或以上。

发明内容

针对现存在的技术问题，本申请的目的在于提供一种光纤光程池的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种光纤光程池的制作方法，采用如下技术方案：

一种光纤光程池的制作方法，包括以下步骤：

1）两个凹面反射镜组成光程池反射腔，首先确定光纤光程池中两个凹面反射镜之间的腔长L；

2）根据光纤光程池的腔长L，预制得到WD=L的第一个光纤准直器；

3）将得到的第一个光纤准直器固定在其中一个凹面反射镜上，放置在射入光束位置或者收光位置；

4）现场配做光纤光程池所需第二个光纤准直器：将待制第二光纤准直器固定在反射镜上，用光纤调节架调节待制第二光纤准直器的空间姿态，若第一个光纤准直器放置于射入光束位置，使之接收到第一个光纤准直器发来的并经多次反射的光束；若第一个光纤装置器放置于收光位置，使之发出的并经多次反射的光束被第一个光纤准直器接收，再用一维调节架抽拉待制第二光纤准直器的光纤尾纤，调整透镜与光纤尾纤的间距至能量损耗最低的位置d0，然后用胶固定住透镜与光纤尾纤的相对位置做成第二个光纤准直器；

5）将步骤4）得到的第二个光纤准直器固定到与第一个光纤准直器不同的另一个反射镜上，或者将第二个光纤准直器固定到与第一个光纤准直器相同的反射镜上，得到光纤光程池。

进一步地，步骤4）中，用光纤调节架调节第二个光纤准直器的空间姿态时，通过将第二个光纤准直器固定在与第一个光纤准直器不同的反射镜上进行调节得到现场配做的第二个光纤准直器时，步骤5）中将所述第二个光纤准直器固定到另一个反射镜上。

进一步地，步骤4）中，用光纤调节架调节第二个光纤准直器的空间姿态时，通过将第二个光纤准直器固定在与第一个准直器相同的反射镜上进行调节得到现场配做的第二个光纤准直器时，步骤5）中将所述第二个光纤准直器固定到与第一个光纤准直器相同的反射镜上。