[发明专利]空间外差双路型偏振拉曼光谱测试装置和方法

说明书

本发明涉及光谱探测技术领域，具体而言涉及空间外差双路型偏振拉曼光谱测试装置和方法，包括：激光器，用于发射激光光束；沿激光光束至待测目标光路上依次设置的1/2波片、液晶偏振旋转器、二向色滤光片和成像物镜；空间外差双路型干涉模块，设置到待测目标与二向色滤光片的透射光路；控制器；其中，所述液晶偏振旋转器与所述控制器相连。本发明采用液晶偏振旋转器替代传统的旋转偏振片和波片，光学元件数量较少，且内部无机械运动部件，实现对激发用激光信号和Stokes拉曼光谱的偏振调制，调制速度快，结构稳定，鲁棒性好；此外采用空间外差干涉双路型干涉模块实现两种垂直偏振态拉曼光谱同步探测，提高探测效率。

技术领域

本发明涉及光谱探测技术领域，具体而言涉及空间外差双路型偏振拉曼光谱测试装置和方法。

背景技术

偏振拉曼光谱仪能够获取待测目标的垂直偏振态的拉曼光谱信息，进而可以计算相互垂直的两个偏振态拉曼光谱，从中可以分析不同物质分子结构的极化状态，可以实现对多种晶体的晶格结构极化特性测试，广泛用于多种材料的化学和物理特性分析。

通常采用旋转线偏振片、波片、偏振分束棱镜的方法进行偏振调制，单次只能测试一种偏振态的拉曼光谱信号，要完成四个偏振态拉曼光谱的探测，需要测试四次，探测时间长；此外，采用机械结构进行调节，转动的机械结构增加偏振拉曼光谱仪的复杂度和控制复杂性，降低系统的鲁棒性和稳定性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷与不足，本发明目的在于，采用液晶偏振旋转器替代传统的旋转偏振片和波片，实现对激发用激光信号和Stokes拉曼光谱的偏振调制，调制速度快，内部无机械运动部件，结构稳定，鲁棒性好。

本发明提出一种空间外差双路型偏振拉曼光谱测试装置，包括：

激光器，用于发射激光光束；

沿激光光束至待测目标光路上依次设置的1/2波片、液晶偏振旋转器、二向色滤光片和成像物镜；

空间外差双路型干涉模块，设置到待测目标与二向色滤光片的透射光路；

控制器；

其中，所述液晶偏振旋转器与所述控制器相连，所述液晶偏振旋转器被设置成能被控制器所控制调制激光偏振方向，使射入所述空间外差双路型干涉模块的拉曼光谱处于不同的偏振方向。

优选的，所述液晶偏振旋转器响应于所述控制器，能够将入射激光的偏振方向进行调节，其中，调节范围为0°～90°。

优选的，所述空间外差双路型干涉模块包括第一分束镜、反射镜、反射光栅、第二分束镜、第一偏振片、第二偏振片、第一面阵相机和第二面阵相机构成；

其中，所述第一分束镜使入射光分为两路相干光，第一路相干光经过反射镜反射后经过第二分束镜形成第一干涉光束和第二干涉光束，第二路相干光经过反射光栅反射后经过第二分束镜形成第三干涉光束和第四干涉光束，其中第一干涉光束与第四干涉光束同时经过第一偏振片后在第一面阵相机上形成干涉条纹，第二干涉光束与第三干涉光束同时经过第二偏振片后在第二面阵相机上形成干涉条纹。

优选的，所述第一面阵相机、第二面阵相机与控制器相连，使获得的干涉条纹被所述控制器反演得到拉曼光谱，其中第一面阵相机得到偏振拉曼光谱SP(0°-90°，0°)；第二面阵相机得到偏振拉曼光谱SP(0°-90°，90°)。

优选的，所述1/2波片用于将激光器出射激光偏振方调节到0°。

优选的，所述第一偏振片的通光轴方向调节在0°，第二偏振片的通光轴方向调节在90°。

优选的，所述二向色滤光片被设置成能反射激光器发出的激光，并透射待测目标受激产生的Stokes拉曼光谱。