一种远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术实施例公开了一种远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置，包括波长可调脉冲激光模块、时序控制模块、光束收发模块、拉曼光谱仪、探测器模块和控制模块；波长可调脉冲激光模块输出波长可调谐的脉冲激光；光束收发模块出射脉冲激光，并接收拉曼散射光；拉曼光谱仪将拉曼散射光在空间上分离；控制模块利用位移差分拉曼光谱技术处理数据信号。本实用新型专利技术实施例的技术方案，可以适用于爆炸物或星际物质等远距离探测目标，通过波长可调谐激光模块简单、高效地获得多个稳定、波长间隔小的波长成分，有效地降低了光路的复杂度；结合位移差分拉曼光谱技术，通过数值计算，进一步降低荧光成分和日光背景噪声，从而提高拉曼光谱的信噪比。信噪比。信噪比。

【技术实现步骤摘要】
一种远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置


[0001]本技术涉及光学
，尤其涉及一种时间门控位移差分拉曼光谱测量装置。

技术介绍

[0002]拉曼光谱技术可用于测量各种类型的样品而不需要对样品进行特殊制备，因此在多种应用场景具有广阔的应用前景。
[0003]拉曼光谱虽然特异性(物质种类识别准确性)强，但强度极弱，特别是在现场进行检测时，容易受到诸如日照强光等干扰。所以，灵敏度是远距离探测的主要研究内容，包括激发波长选择、光学系统设计及微弱信号采集与处理方法等方面。
[0004]时间门控拉曼技术利用拉曼散射光和荧光的响应时间差异，可以滤除大部分荧光背景，但对于爆炸物或星际物质等远距离探测目标，荧光背景、日照等干扰严重影响测量精度，限制了拉曼光谱技术在远距离探测中的应用。

技术实现思路

[0005]本技术实施例提供了一种远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置，该测量装置可以适用于爆炸物或星际物质等远距离探测目标，通过波长可调谐激光模块简单、高效地获得多个稳定、波长间隔小的波长成分，有效地降低了光路的复杂度；结合位移差分拉曼光谱技术，通过数值计算，进一步降低荧光成分和日光背景噪声，从而提高拉曼光谱的信噪比。
[0006]根据本技术的一方面，提供了一种远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置，包括波长可调脉冲激光模块、时序控制模块、光束收发模块、拉曼光谱仪、探测器模块和控制模块；
[0007]所述波长可调脉冲激光模块与所述控制模块连接，所述波长可调脉冲激光模块在所述控制模块的控制下输出波长可调谐的脉冲激光；
[0008]所述光束收发模块将至少两个波长的所述脉冲激光出射至待测目标，并将所述待测目标返回的拉曼散射光传输至所述拉曼光谱仪；
[0009]所述拉曼光谱仪将所述拉曼散射光在空间上分离后传输至所述探测器模块；
[0010]所述时序控制模块与所述探测器模块连接，所述时序控制模块根据所述脉冲激光的出射时间设立门控时间窗口，在所述拉曼散射光到达所述探测器模块时触发所述探测器模块采集数据信号；
[0011]所述控制模块与所述探测器模块连接，所述控制模块利用位移差分拉曼光谱技术处理所述数据信号，所述数据信号包括所述探测器模块采集的至少两个波长的脉冲激光激发的所述拉曼散射光对应的数据信号。
[0012]可选的，所述控制模块还根据所述波长可调脉冲激光模块出射所述脉冲激光的出射时间和所述探测器模块采集所述数据信号的时间确定所述待测目标的距离。
[0013]可选的，所述时序控制模块与所述波长可调脉冲激光模块连接，所述时序控制模块获取所述波长可调脉冲激光模块输出的时钟同步信号。
[0014]可选的，所述时序控制模块包括分光单元和光电探测器，所述分光单元位于所述波长可调脉冲激光模块的输出端，所述分光单元出射的第一部分光束传输至所述光电探测器形成触发信号，所述分光单元出射的第二部分光束传输至所述光束收发模块。
[0015]可选的，所述光束收发模块包括二向色镜和收发镜组；
[0016]所述脉冲激光入射至所述二向色镜发生透射，经过所述收发镜组透射后向所述待测目标出射，所述待测目标返回的拉曼散射光入射至所述收发镜组发生透射，再经过所述二向色镜反射后传输至所述拉曼光谱仪。
[0017]可选的，所述收发镜组包括望远镜组。
[0018]可选的，所述拉曼光谱仪包括透射式光栅、反射式光栅或分光棱镜。
[0019]可选的，所述探测器模块包括单像素光电探测器，所述单像素光电探测器包括单光子雪崩光电二极管、单像素硅光电倍增管或单像素微通道板；或者
[0020]所述探测器模块包括多像素光电探测器，所述多像素光电探测器包括增强型电荷耦合器件、单光子雪崩光电二极管阵列或多像素微通道板。
[0021]可选的，所述探测器模块包括单像素光电探测器，所述远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置还包括步进电机和直线导轨，所述步进电机用于带动所述单像素光电探测器沿所述直线导轨移动，以使所述单像素光电探测器接收各个波长的拉曼散射光。
[0022]可选的，所述波长可调脉冲激光模块包括多个激光器，多个所述激光器集成为一体，或者所述波长可调脉冲激光模块包括可调谐半导体激光器，所述可调谐半导体激光器包括分布反馈激光器、分布布拉格反射激光器、垂直腔面反射半导体激光器或外腔可调谐激光器。
[0023]本技术实施例提供的远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置，包括波长可调脉冲激光模块、时序控制模块、光束收发模块、拉曼光谱仪、探测器模块和控制模块。通过波长可调脉冲激光模块在控制模块的控制下输出波长可调谐的脉冲激光；通过光束收发模块将至少两个波长的脉冲激光出射至远距离待测目标，并将待测目标返回的拉曼散射光传输至拉曼光谱仪；通过拉曼光谱仪将拉曼散射光在空间上分离后传输至探测器模块；通过时序控制模块根据脉冲激光的出射时间设立门控时间窗口，在拉曼散射光到达探测器模块时触发探测器模块采集数据信号；通过控制模块利用位移差分拉曼光谱技术处理数据信号。本技术实施例的技术方案，通过波长可调谐激光模块简单、高效地获得多个稳定、波长间隔小的波长成分，有效地降低了光路的复杂度；结合位移差分拉曼光谱技术，通过数值计算，进一步降低荧光成分和日光背景噪声，从而提高拉曼光谱的信噪比。
[0024]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本技术的范围。本技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实
施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为一种拉曼光谱和荧光光谱示意图；
[0027]图2为时间门控拉曼光谱技术的工作原理示意图；
[0028]图3为本技术提供的一种远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置的结构示意图；
[0029]图4为本技术提供的另一种远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置的结构示意图；
[0030]图5为本技术提供的又一种远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置的结构示意图。
具体实施方式
[0031]为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。
[0032]需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置，其特征在于，包括波长可调脉冲激光模块、时序控制模块、光束收发模块、拉曼光谱仪、探测器模块和控制模块；所述波长可调脉冲激光模块与所述控制模块连接，所述波长可调脉冲激光模块在所述控制模块的控制下输出波长可调谐的脉冲激光；所述光束收发模块将至少两个波长的所述脉冲激光出射至待测目标，并将所述待测目标返回的拉曼散射光传输至所述拉曼光谱仪；所述拉曼光谱仪将所述拉曼散射光在空间上分离后传输至所述探测器模块；所述时序控制模块与所述探测器模块连接，所述时序控制模块根据所述脉冲激光的出射时间设立门控时间窗口，在所述拉曼散射光到达所述探测器模块时触发所述探测器模块采集数据信号；所述控制模块与所述探测器模块连接，所述控制模块利用位移差分拉曼光谱技术处理所述数据信号，所述数据信号包括所述探测器模块采集的至少两个波长的脉冲激光激发的所述拉曼散射光对应的数据信号。2.根据权利要求1所述的远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置，其特征在于，所述控制模块还根据所述波长可调脉冲激光模块出射所述脉冲激光的出射时间和所述探测器模块采集所述数据信号的时间确定所述待测目标的距离。3.根据权利要求1所述的远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置，其特征在于，所述时序控制模块与所述波长可调脉冲激光模块连接，所述时序控制模块获取所述波长可调脉冲激光模块输出的时钟同步信号。4.根据权利要求1所述的远程时间门控位移差分拉曼光谱测量装置，其特征在于，所述时序控制模块包括分光单元和光电探测器，所述分光单元位于所述波长可调脉冲激光模块的输出端，所述分光单元出射的第一部分光束传输至所述光电探测器形成触发信号，所述分光单元出射的第二部分光束传输至所述光束收发模...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振友，王碧霄，方广有，
申请(专利权)人：广东大湾区空天信息研究院，
类型：新型
国别省市：