[实用新型]一种开放光路下的激光信号接收装置

说明书

本实用新型公开了一种开放光路下的激光信号接收装置。本实用新型包括金属外壳，所述的金属外壳内设有二自由度位移台、聚焦透镜、第一丝杆步进电机、第二丝杆步进电机、多模光纤、第一弹簧和第二弹簧；所述的聚焦透镜固定在二自由度位移台上端部的中央处；所述二自由度位移台的上端面与第一丝杆步进电机的丝杆底部和第二丝杆步进电机的丝杆底部均抵触，通过丝杆的动作使二自由度位移台进行X轴和Y轴方向上的角度调整；所述二自由度位移台的下端中心连接多模光纤，使多模光纤的接收端位于聚焦透镜的焦点处。当激光发射端和接收端的相对位置频繁发生变化时，本实用新型可以使完整的激光信号进入光纤，保障测量的准确性。

技术领域

本实用新型涉及激光信号接收装置，特别是一种开放光路下的激光信号接收装置，尤其用于激光信号发射端和激光信号接收端的相对位置频繁发生变化的场合。

背景技术

可调谐半导体激光吸收光谱（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy，TDLAS）分析方法，是常用的气体分析方法，主要是利用半导体激光器的可调谐和窄线宽特性，通过选择待测气体的某条特定的吸收光谱线进行测量，可排除其他气体的光谱的干扰，实现待测气体浓度的快速在线检测。TDLAS气体浓度测量系统需要一个激光发射端和一个激光接收端，激光自发射端射出穿过待测气体后射到激光接收端，根据激光信号强度的衰减来推算待测气体浓度。

传统的激光信号接收装置主要针对光程池、气体吸收池（如图1、图2）等封闭环境，其激光接收端与收到激光的位置通常无变化。

在光程较短的情况下，可以在激光信号接收端直接部署光纤，其激光接收端构造如图1虚线框内所示，激光穿过气体吸收池后可以较为方便地进入接收端部署的光纤。在光程较长的情况下，考虑到接收端的激光光束会有一定的发散，接收端光斑会大于光纤直径，其激光接收端构造如图2虚线框内所示，该类接收端会在激光末端光斑处放置聚焦透镜，并将光纤放置在聚焦透镜的焦点处，激光光束经过聚焦后进入光纤。

传统方法主要针对封闭光路设计，激光发射端与激光接收端的位置保持不变，在固定完善后，激光光束能够始终平行于光纤或接收透镜的光轴，不易产生信号丢失。

在开放光路下，由于激光信号发射端和激光信号接收端的相对位置频繁发生变化，激光信号与接收端透镜光轴往往存在一定偏角，聚焦后的激光难以进入光纤，导致激光信号丢失，影响测量的准确性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种开放光路下的激光信号接收装置，其可以将来自不同角度的平行光汇聚至一根光纤内，以有效保障完整的激光信号进入光纤，保障测量的准确性。

为此，本实用新型采用如下的技术方案：一种开放光路下的激光信号接收装置，包括金属外壳，所述的金属外壳内设有二自由度位移台、聚焦透镜、第一丝杆步进电机、第二丝杆步进电机、多模光纤、第一弹簧和第二弹簧；

所述的聚焦透镜固定在二自由度位移台上端部的中央处，聚焦透镜用于将接收到的激光光斑进行聚焦，聚焦后的光斑位于聚焦透镜的焦面上；

所述二自由度位移台的上端面与第一丝杆步进电机的丝杆底部和第二丝杆步进电机的丝杆底部均抵触，通过丝杆的动作使二自由度位移台进行X轴和Y轴方向上的角度调整；二自由度位移台的下端面与金属外壳内壁的底面之间设第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧位于第一丝杆步进电机的丝杆正下方，用于支撑此处的二自由度位移台，使此处的二自由度位移台与第一丝杆步进电机的丝杆同步动作，在X轴方向上自由调整角度；第二弹簧位于第二丝杆步进电机的丝杆正下方，用于支撑此处的二自由度位移台，使此处的二自由度位移台与第二丝杆步进电机的丝杆同步动作，在Y轴方向上自由调整角度；

所述二自由度位移台的下端中心连接多模光纤，使多模光纤的接收端位于聚焦透镜的焦点处，从而接收完整的激光信号。