【技术实现步骤摘要】
一种增强气体荧光的系统和方法
[0001]本专利技术属于气体荧光辐射增强技术,涉及强场激光物理,通过使用阶跃型相位板对入射激光进行空间分光,在焦点位置产生光丝阵列,从而提升光丝辐射的气体荧光信号。
技术介绍
[0002]飞秒激光丝诱导击穿光谱技术是一种前沿的大气污染物遥感技术,这种技术被称为激光诱导荧光光谱(英文全称:Laser Filament Fluorescence Spectroscopy,简称LFFS)。通过测量飞秒激光诱导光丝的荧光光谱,利用指纹荧光光谱可以识别飞秒激光诱导光丝中的化学成分。激光诱导荧光光谱可在距离数公里外实现对多种组分、多种类的化学物质,包括卤代烃等气态物质、金属、陶瓷釉等固体物质、液体样品等的检测,从而引起了多个研究领域研究者的关注。而在实际应用中,激光诱导荧光光谱仍在提高灵敏度、扩大检测距离和获得稳定荧光信号三个重要问题。研究发现,提高激光能量饱和点后,激光光丝荧光随入射激光能量呈指数增长,显著提高传感灵敏度和探测距离,因此,有效增强激光诱导荧光光谱强度,是解决这些问题的关键。
技术实现思路
[0003]为实现复杂环境下大气污染物成分的远程探测,荧光信号的强度对探测灵敏度有至关重要的影响。经过研究,飞秒激光经过相位板后可以形成稳定的光丝阵列,在激光强度足够突破单根光丝的钳制光强,使相位板后子光丝均达到自己的钳制光强时,其辐射的荧光信号强度与光丝数量成正比,可以大大提高入射激光能量的利用率,同时大幅提升光丝辐射荧光信号的强度,进而提升气体荧光信号检测的灵敏度。
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种增强气体荧光的系统,其特征是:包括n分之一阶跃型相位板、焦距
‑
75mm透镜、800nm介质膜反射镜、焦距500mm透镜、光纤耦合器、石英光纤、光谱仪,其中焦距
‑
75mm透镜和焦距500mm透镜形成组合透镜,所述的800nm介质膜反射镜设置在焦距
‑
75mm透镜和焦距500mm透镜的垂直光路上,800nm飞秒激光经过n分之一阶跃型相位板及组合透镜后,在组合透镜焦点附近形成阵列光丝,产生的气体荧光信号经收集后,通过光纤耦合器耦合进石英光纤中,由光谱仪探测气体荧光光谱。2.根据权利要求1所述的增强气体荧光的系统,其特征是:光丝阵列用于增强背向荧光光谱,或增强前向荧光光谱;增强背向荧光光谱系统中,光纤耦合器、石英光纤、光谱仪设置在阵列光丝的背向光路上,增强前向荧光光谱系统中,光纤耦合器、石英光纤、光谱仪设置在阵列光丝的前向光路上。3.根据权利要求2所述的增强气体荧光的系统,其特征是:增强背向气体荧光的系统包括n分之一阶跃型相位板(1
‑
1);焦距
‑
75mm透镜(1
‑
2);800nm介质膜反射镜(1
‑
3);焦距500mm透镜(1
‑
4);光纤耦合器(1
‑
5);石英光纤(1
‑
6);光谱仪(1
‑
7),800nm飞秒激光(1
‑
8)经过n份之一阶跃型相位板(1
‑
1)在组合透镜焦距
‑
75mm透镜(1
‑
2)和焦距500mm透镜(1
‑
4)的组合透镜焦点(1
‑
9)附近形成阵列光丝(1
‑
10),产生背向辐射的气体荧光信号(1
‑
11),气体荧光信号(1
‑
11)由焦距500mm透镜(1
‑
4)进行收集,收集的气体荧光信号(1
‑
11)通过光纤准直透镜(1
‑
5)耦合进石英光纤(1
‑
6)中,从光谱仪(1
‑
7)中探测背向气体荧光光谱。4.根据权利要求2所述的增强气体荧光的系统,其特征是:增强前向气体荧光的系统包括n分之一阶跃型相位板(2
‑
1);焦距
‑
75mm透镜(2
‑
2);800nm介质膜反射镜(2
‑
3);焦距500mm透镜(2
‑
4);焦距500mm透镜(2
【专利技术属性】
技术研发人员:郭兰军,褚春悦,杨黎,张智,齐鹏飞,孙陆,张楠,刘伟伟,林列,
申请(专利权)人:南开大学,
类型:发明
国别省市:
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