[发明专利]宽带腔增强装置

说明书

本发明公开了一种宽带腔增强装置。它由光连接的宽带光源(1)、光学谐振腔(5)、准直件(21)、柱状透镜(9)和检测器组成；其中，检测器为依次光连接的平板标准具(10)、闪耀光栅(11)、成像透镜(12)和CCD靶面(13)，平板标准具(10)与准直件(21)输出的光轴间的夹角为1‑20°，且其平板后表面(1003)位于柱状透镜(9)的焦面处，平板标准具(10)的平板前表面入射窗口(1001)镀有增透膜、平板前表面(1002)和平板后表面(1003)镀有反射膜，成像透镜(12)位于闪耀光栅(11)的一级衍射光成像处，CCD靶面(13)为位于成像透镜(12)成像处的二维面阵型靶面。它对更多气体组分能同时测量，可广泛地用于大气痕量及气溶胶光学特性测量领域。

技术领域

本发明涉及一种腔增强装置，尤其是一种宽带腔增强装置。

背景技术

已广泛地应用于大气痕量气体及气溶胶光学特性测量领域的腔增强吸收光谱技术，利用高反腔镜组成的高精细度光学谐振腔，可在1米的基长上实现几千米的有效吸收光程，显著地提高了测量的灵敏度，如中国发明专利CN 101281124B于2010年8月11日公告的一种宽带腔增强吸收光谱大气环境监测系统。该专利中提及的监测系统主要由辐射源、汇聚遮光装置、宽带增强腔、滤波汇聚装置和检测器顺序连接组成，其中的宽带增强腔为由两面高反射镜组成的F-P腔，检测器为光谱仪；监测时，辐射源发出的光经汇聚遮光装置进入宽带增强腔，并与其中的待测痕量气体反复作用后，出射并经滤波汇聚装置到达检测器，由检测器分析检定出痕量气体的浓度。这种监测系统虽可获得较高的检测灵敏度，却存在着因作为检测器的光谱仪使用的是光栅分光、光接收器件为一维线阵CCD靶面，仅能由其输出的一维色散光谱信息同时反演出二氧化氮气体、乙二醛气体等少数几种气体组分，而大气的组分十分复杂，各组分的吸收光谱结构互相交叠，故其无法获得这些交叠谱的精细特征之不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种在结构紧凑、体积小的基础上，能对更多气体组分同时进行测量的宽带腔增强装置。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为，宽带腔增强装置包括辐射源和其光路上的宽带增强腔、滤波汇聚装置和检测器，特别是：

所述辐射源为宽带光源；

所述宽带增强腔为光学谐振腔；

所述滤波汇聚装置为准直件；

所述检测器为依次光连接的平板标准具、闪耀光栅、成像透镜和CCD靶面；

所述准直件与检测器间串接有柱状透镜；

所述平板标准具与准直件输出的光轴间的夹角为1-20°，且其平板后表面位于柱状透镜的焦面处，其中，平板标准具的平板前表面入射窗口镀有反射率≤0.5％的增透膜、平板前表面镀有反射率≥99.5％的反射膜、平板后表面镀有反射率为94-96％的反射膜；

所述成像透镜位于闪耀光栅的一级衍射光成像处；

所述CCD靶面为二维面阵型靶面，其位于成像透镜的成像处。

作为宽带腔增强装置的进一步改进：

优选地，宽带光源为宽带激光源，或宽带LED光源，或黑体辐射光源，或宽带灯光源；利于增加宽带光源的选择性和降低成本。

优选地，宽带光源与光学谐振腔间串接有光耦合件；以将点状宽带光源输出的光转变为平行光束，并滤除杂散光的干扰。

优选地，光耦合件为依次光连接的第一聚焦透镜、第一空间滤波器和耦合透镜，或依次光连接的入射光纤和耦合透镜。

优选地，光学谐振腔由腔体和其两端的第一高反腔镜、第二高反腔镜组成；便于由多种形式的反射镜构建光学谐振腔。