[发明专利]拉曼光谱收集光纤、拉曼探头及拉曼光谱探测系统

说明书

本发明适用于光谱探测技术领域，提供了一种拉曼光谱收集光纤、拉曼探头及拉曼光谱探测系统，通过一根多模光纤或多根多模光纤组成拉曼光谱收集光纤，使一根多模光纤的一端为圆形口径、作为拉曼光谱收集光纤的输入端，使一根多模光纤的另一端为矩形口径、作为拉曼光谱收集光纤的输出端；或者，使多根多模光纤的一端排布成二维面形矩阵、作为拉曼光谱收集光纤的输入端，使多根多模光纤的另一端排布成一维线形矩阵、作为拉曼光谱收集光纤的输出端；并使拉曼光谱收集光纤的输入端连接拉曼探头的拉曼光信号输出端；使拉曼光谱收集光纤的输出端连接光谱仪的拉曼光信号输入端，可以提高拉曼光信号的收集效率，降低拉曼光信号的能量损耗。

技术领域

本发明属于光谱探测技术领域，尤其涉及一种拉曼光谱收集光纤、拉曼探头及拉曼光谱探测系统。

背景技术

拉曼光谱是由激励光束的光子与待测样品分子进行非弹性碰撞产生的散射光信号，其频率相对激励光束有固定的偏移，向低频方向偏移的为斯托克斯线，向高频方向偏移的为反斯托克斯线。通常斯托克斯线要远强于反斯托克斯线，但即使斯托克斯线，其信号强度相对于瑞利散射强度也要弱2到3个数量级。拉曼光信号含有用于实现物质识别指纹光谱信息，相比于红外吸收光谱，拉曼光谱重叠少，且大多数重要的分子或基团都是拉曼活性的，许多红外非活性的对称分子，如N2(氮气)、H2(氢气)、O2(氧气)等都有拉曼光谱，因此拉曼光谱分析具有广阔的应用前景。

目前，常用的拉曼光谱探测方式是通过拉曼探头将激光器输出的激励光束传输至待测样品，以激发出拉曼光信号，然后将拉曼光信号传输至光谱仪进行探测。然而，现有的拉曼探头的拉曼光信号的收集效率较低，并且由于光谱仪的狭缝宽度的限制，存在较大的能量损耗，从而严重降低了光谱仪探测拉曼光谱的灵敏度。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种拉曼光谱收集光纤、拉曼探头及拉曼光谱探测系统，以解决现有的拉曼探头的拉曼光信号的收集效率较低，并且由于光谱仪的狭缝宽度的限制，存在较大的能量损耗，从而严重降低了光谱仪探测拉曼光谱的灵敏度的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种拉曼光谱收集光纤，所述拉曼光谱收集光纤由一根多模光纤组成，所述一根多模光纤的一端为圆形口径、作为所述拉曼光谱收集光纤的输入端，所述一根多模光纤的另一端为矩形口径、作为所述拉曼光谱收集光纤的输出端；

或者，所述拉曼光谱收集光纤由多根多模光纤组成，所述多根多模光纤的一端排布成二维面形矩阵、作为所述拉曼光谱收集光纤的输入端，所述多根多模光纤的另一端排布成一维线形矩阵、作为所述拉曼光谱收集光纤的输出端；

其中，所述拉曼光谱收集光纤的输入端用于连接拉曼探头的拉曼光信号输出端，以输入拉曼光信号；所述拉曼光谱收集光纤的输出端用于连接光谱仪的拉曼光信号输入端，以输出所述拉曼光信号。

在一个实施例中，所述矩形口径正对所述光谱仪的狭缝且所述矩形口径的长度方向与所述狭缝的长度方向平行。

在一个实施例中，所述一维线形阵列正对所述光谱仪的狭缝且所述一维线形阵列的长度方向与所述狭缝的长度方向平行。

在一个实施例中，所述多根多模光纤包括一根中心光纤和多根圆周光纤；

所述多根圆周光纤的一端围绕所述中心光纤的一端的圆周分布，排布成所述二维面形矩阵；

所述多根圆周光纤的另一端对称分布于所述中心光纤的另一端两侧，排布成所述一维线形阵列。

在一个实施例中，所述多根多模光纤包括一根中心光纤、多根圆周光纤和多根外围光纤；

所述多根圆周光纤的一端围绕所述中心光纤的一端的圆周分布、所述多根外围光纤的一端围绕所述中心光纤的一端分布且每根所述外围光纤的一端与两根所述圆周光纤的一端相邻，排布成所述二维面形矩阵；