[发明专利]一种增强空芯光纤中气体拉曼信号的装置，及系统

说明书

一种增强空芯光纤中气体拉曼信号的装置，包括空芯光纤与毛细管，空芯光纤沿其轴向被分为管外光纤与管内光纤，管外光纤的左端是输入端，管外光纤的右端与管内光纤的左端相连接，管内光纤的右端为输出端，毛细管的右端与管内光纤的右端相平齐，毛细管的左端与管内光纤的左端相平齐，管内光纤在毛细管的内部同心设置，管内光纤的光纤包层与反射层之间夹成有环型空腔；系统中的空芯光纤、毛细管位于激光器、多模光纤束之间，多模光纤束将接收到的信号经光谱仪发至数据处理装置。本设计不仅基本不损失拉曼信号，信号产额较高，而且检测的时间较短，检测的精确度较高。

技术领域

本发明涉及一种气体拉曼信号的增强装置，属于气体拉曼检测技术领域，尤其涉及一种增强空芯光纤中气体拉曼信号的装置，及系统。

背景技术

拉曼光谱作为一种新型的分析方法，在多组分气体监测领域具有良好的应用前景。拉曼光谱被视为物质的指纹谱，通过光与物质相互作用产生的拉曼信号已经成为鉴别物质的重要依据。

空芯光纤具有低非线性、低散射与低传输损耗等优点，由于其特殊的微结构，被认为是光与气体相互作用的理想场所——其特殊的中间空气孔结构不仅可以作为气体的样品池，而且可以显著增强光与气体的相互作用，从而提高气体拉曼信号的产额。

现有的空芯光纤在用于气体拉曼检测中时，入射激光先进入空芯光纤中的芯层（即纤芯），随后，光子与待测物体分子之间发生非弹性碰撞就会产生拉曼信号，而拉曼信号是向所有方向发射的，因此，其中一部分拉曼信号由于空芯光纤中纤芯部分特殊的导光机理被限制在空芯光纤内部沿着纤芯空气孔部分向前传输，而另一部分会折射进入包层并最终离开光纤，导致未被收集，同时，由于空芯光纤中纤芯的孔径一般很小，因此损失的拉曼信号远超过被限制在纤芯中向前传输的拉曼信号，从而导致大量的拉曼信号未能被正常的传输与收集，损失了大量的信号，降低了信号产额。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的损失较多的拉曼信号、信号产额较低的缺陷与问题，提供一种基本不损失拉曼信号、信号产额较高的增强空芯光纤中气体拉曼信号的装置，及系统。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种增强空芯光纤中气体拉曼信号的装置，所述装置包括一根空芯光纤与一根毛细管，所述空芯光纤包括同轴的光纤包层与光纤芯层，该光纤芯层为空心结构，所述毛细管包括同轴的管包层与管芯层，该管芯层为空心结构，且在管包层的内壁上覆盖有反射层；

所述空芯光纤沿其轴向被分为管外光纤与管内光纤，所述管外光纤的左端是输入端，管外光纤的右端与管内光纤的左端相连接，管内光纤的右端为输出端，所述毛细管的右端与管内光纤的右端相平齐，毛细管的左端与管内光纤的左端相平齐，且管内光纤在毛细管的内部同心设置；

所述管内光纤的光纤包层与反射层之间夹成有环型空腔。

所述空芯光纤为空芯反谐振光纤或空芯光子晶体光纤。

所述反射层的反射率大于或等于80%。

所述反射层为单层结构，其材质为金属。

所述反射层的材质为银、金、铂或铑。

所述反射层为双层结构，其中，靠近管包层的内层的材质为银，远离管包层的外层为不反光的防氧化膜。

所述毛细管的长度为L，所述环型空腔的宽度为d，且L 与d之间呈现为类正比关系。

所述毛细管的长度为8—12cm。

所述反射层采用化学镀方法或真空金属沉积方法在管包层的内壁上制成。

一种上述增强空芯光纤中气体拉曼信号的装置所在的系统，所述系统包括激光器、空芯光纤、毛细管、多模光纤束、光谱仪与数据处理装置；