本發(fā)明涉及光譜測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及光譜測量過程中的雪崩二極管探測器光耦合系統(tǒng)及其測量方法。

背景技術(shù)：

雪崩二極管單光子探測器是一種探測極微弱光的光電器件，單光子計數(shù)方法利用弱光照射下光子探測器輸出電信號自然離散的特點，采用脈沖甄別計數(shù)和數(shù)字計數(shù)技術(shù)把極其微弱的信號識別并提取出來。雪崩二極管單光子探測器是測量半導(dǎo)體單量子點微弱熒光的時間分辨、光子二階關(guān)聯(lián)光譜必不可少的儀器，可以用來研究單量子點自發(fā)輻射壽命、光子統(tǒng)計特性等光學(xué)性質(zhì)。

在實際的光譜測量中，需要把微弱的樣品熒光耦合到雪崩二極管探測器中，從而得到熒光強度的信息。本領(lǐng)域常規(guī)的做法是用透鏡將樣品熒光聚焦到探測器的接受單元上，而接受單元的有效區(qū)域尺寸一般為幾十到幾百微米，所以需要通過三維位移臺調(diào)節(jié)探測器的位置，實現(xiàn)熒光耦合最佳，進而探測到的熒光強度較強。然而，樣品熒光強度要比日光燈甚至電腦屏幕光及各種儀器的指示燈光弱很多。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種在光譜測量過程中的雪崩二極管探測器光耦合系統(tǒng)及其測量方法，來實現(xiàn)方便、準(zhǔn)確進行光譜測量。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種雪崩二極管探測器光耦合系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：光學(xué)密封盒、光譜儀、光纖、雪崩二極管探測器；

所述光譜儀，用于對樣品發(fā)射的光信號進行光譜過濾；

所述光學(xué)密封盒，固接于光譜儀的出射狹縫端，接收由光譜儀出射的光信號，并屏蔽外部雜散光；

光纖的輸入端固定至光學(xué)密封盒，接收所述光信號；

雪崩二極管探測器，其光纖接口連接光纖的輸出端，用于探測所述光信號。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種雪崩二極管探測器光耦合系統(tǒng)的測量方法，具體包括以下步驟：

調(diào)節(jié)透鏡三維調(diào)節(jié)架，調(diào)節(jié)耦合透鏡的位置，將光信號耦合至光纖；

連接光學(xué)密封盒與光譜儀，蓋上光學(xué)密封盒的上蓋，并擰緊固定螺絲，完成對外部雜散光的屏蔽；

通過監(jiān)視雪崩二極管探測器的光信號強度，調(diào)節(jié)三軸光纖調(diào)節(jié)架，使光信號經(jīng)耦合透鏡后恰好聚焦在光纖的輸入端的光纖纖芯上；

觀測雪崩二極管探測器完成測量。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明采用雪崩二極管探測器光耦合系統(tǒng)及其測量方法具有以下有益效果：

(1)通過設(shè)置光學(xué)密封盒，實現(xiàn)在微弱光的光譜測量過程中，有效屏蔽日光燈等雜散光；

(2)采用光纖將雪崩二極管探測器光耦合轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w的光耦合，通過調(diào)節(jié)置于光學(xué)密封盒外側(cè)壁的三軸光纖調(diào)節(jié)架使得光耦合調(diào)節(jié)更加方便和靈活。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明實施例采用的雪崩二極管探測器光耦合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中三軸光纖調(diào)節(jié)架的示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明實施例采用的雪崩二極管探測器光耦合系統(tǒng)的測量方法的流程圖。

【主要元件符號說明】

1-光學(xué)密封盒；2-光譜儀；3-上下軸調(diào)節(jié)旋鈕；4-左右軸調(diào)節(jié)旋鈕；5-前后軸調(diào)節(jié)旋鈕；6-光纖；7-雪崩二極管探測器；8-準(zhǔn)直透鏡；9-耦合透鏡三維調(diào)節(jié)架；10-耦合透鏡。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供了一種雪崩二極管探測器光耦合系統(tǒng)，如附圖1所示，該系統(tǒng)主要包括：光學(xué)密封盒1、光譜儀2，準(zhǔn)直透鏡8，耦合透鏡10，耦合透鏡三維調(diào)節(jié)架9，光纖6，三軸光纖調(diào)節(jié)架，雪崩二極管探測器7。光學(xué)密封盒1內(nèi)的準(zhǔn)直透鏡8接收經(jīng)光譜儀2光譜過濾的光信號，經(jīng)耦合透鏡10耦合至光纖6傳導(dǎo)至雪崩二極管探測器7進行探測，三軸光纖調(diào)節(jié)架用于調(diào)節(jié)光纖輸入端的位置，使光纖輸入端接收光信號達到最佳。

其中，所述準(zhǔn)直透鏡8，耦合透鏡10，耦合透鏡三維調(diào)節(jié)架9，光纖6的輸入端位于所述光學(xué)密封盒1內(nèi)，光信號在傳輸過程中與外界隔離，避免了外界雜散光，如日光燈、電腦屏幕或儀器指示燈等，對光信號的影響。

具體的，光學(xué)密封盒1，包括盒體及上蓋，均采用遮光材料，用于對外部雜散光的屏蔽，光學(xué)密封盒1的光信號入口對準(zhǔn)光譜儀2的出射狹縫，接收從光譜儀2出射狹縫出射的光信號，該光學(xué)密封盒1和光譜儀2通過螺絲連接到一起，外部雜散光被屏蔽于光學(xué)密封盒之外，避免對光信號產(chǎn)生干擾。

光學(xué)密封盒內(nèi)部的準(zhǔn)直透鏡8，用于對由光譜儀2出射并且進入光學(xué)密封盒的光信號進行準(zhǔn)直，透鏡三維調(diào)節(jié)架9支撐耦合透鏡10，并用于調(diào)節(jié)耦合透鏡10的位置，將光信號耦合至光纖6。光纖6的輸入端穿過三軸光纖調(diào)節(jié)架中間的通孔并通過三軸光纖調(diào)節(jié)架固定至光學(xué)密封盒1內(nèi)，光纖6輸入端位于光學(xué)密封盒1內(nèi)用于接收光信號，雪崩二極管探測器7選用配置光纖接口的型號，光纖6的輸出端連接到雪崩二極管探測器7的光纖接口，用于將光纖6輸入端從光學(xué)密封盒1內(nèi)接收到的光信號傳遞到雪崩二極管探測器7。

三軸光纖調(diào)節(jié)架，為光學(xué)密封型，光纖6從其中間的通孔穿過并固定于其上，三軸光纖調(diào)節(jié)架固定于光學(xué)密封盒1的外側(cè)壁上，其包括上下軸調(diào)節(jié)旋鈕3、左右軸調(diào)節(jié)旋鈕4、前后軸調(diào)節(jié)旋鈕5，如圖2所示，用于調(diào)節(jié)位于密封盒1內(nèi)的光纖6輸入端的光纖纖芯的位置，其中上下軸調(diào)節(jié)旋鈕3、左右軸調(diào)節(jié)旋鈕4用于對光纖6和光信號在垂直光路傳播方向的光耦合優(yōu)化調(diào)節(jié)，前后軸調(diào)節(jié)旋鈕5用于對光纖6和光信號在光路傳播方向上的光耦合優(yōu)化調(diào)節(jié)。

本發(fā)明還提供了一種測量方法，采用前述的雪崩二極管探測器光耦合系統(tǒng)，具體包括以下步驟，如附圖3所示：

步驟S301調(diào)節(jié)透鏡三維調(diào)節(jié)架9，調(diào)節(jié)耦合透鏡10的位置，將光信號耦合至光纖6；

步驟S302連接光學(xué)密封盒1與光譜儀2，蓋上光學(xué)密封盒1的上蓋，并擰緊固定螺絲，完成對外部雜散光的屏蔽；

步驟S303通過監(jiān)視雪崩二極管探測器7的光信號強度，調(diào)節(jié)三軸光纖調(diào)節(jié)架，使光信號經(jīng)耦合透鏡10后恰好聚焦在光纖輸入端的光纖纖芯上；

步驟S304觀測雪崩二極管探測器7，完成測量。

如上所述，本發(fā)明采用光纖將雪崩二極管探測器光耦合轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w的光耦合，通過光學(xué)密封盒1完成了對外部雜散光的屏蔽，通過外置于光學(xué)密封盒1上的三軸光纖調(diào)節(jié)架的上下、左右、前后軸調(diào)節(jié)旋鈕3、4、5來完成微弱光信號和雪崩二極管探測器7的光耦合優(yōu)化調(diào)節(jié)。

需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進行詳細(xì)說明。此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對其進行簡單地更改或替換。

應(yīng)注意，附圖中各部件的形狀和尺寸不反映真實大小和比例，而僅示意本發(fā)明實施例的內(nèi)容。

實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍。此外，除非特別描述或必須依序發(fā)生的步驟，上述步驟的順序并無限制于以上所列，且可根據(jù)所需設(shè)計而變化或重新安排。并且上述實施例可基于設(shè)計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用，即不同實施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實施例。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。