本發(fā)明涉及光學(xué)信號檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種藍(lán)寶石光纖能夠非?？拷鼧悠繁砻?、能夠縮短實驗中的光采集時間的一種具有自參考光纖的光學(xué)探頭。

背景技術(shù)：

在所有的光譜學(xué)技術(shù)中，對探測到的光的強(qiáng)度的定量測量需要有一個參照強(qiáng)度，因為所探測的信號的強(qiáng)度取決于一系列的因素如入射到樣品上的激發(fā)激光束的功率、樣品光照的幾何構(gòu)型、從樣品到譜儀的發(fā)射的耦合、譜儀的探測效率等，但這些通常都不容易確定。目前的最主要的困難在于光纖光學(xué)測量系統(tǒng)，因為信號經(jīng)常會變化，甚至是由于光纖的輸入和輸出端移動導(dǎo)致的。

當(dāng)光照射到某物質(zhì)上時，使用譜儀采集其散射光，發(fā)現(xiàn)散射光中除了與入射光頻率相同的譜線外，還有一小部分強(qiáng)度極弱、頻率改變(增加或減少)的譜線，這一現(xiàn)象稱為拉曼效應(yīng)，這種實驗方法稱為拉曼光譜。拉曼光譜反映分子振動及轉(zhuǎn)動信息，是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)及分析測試的主要手段。上述光的參照強(qiáng)度的問題在拉曼光譜相關(guān)設(shè)備中尤其引起了關(guān)注。為了克服上述困難，某些實驗中使用為樣品定一個內(nèi)標(biāo)的方法，即在測量待測樣品的同時測量另一個標(biāo)準(zhǔn)樣品；某些實驗中將這個標(biāo)準(zhǔn)包含在測量的裝置儀器中，稱為外標(biāo)，這種方法即為自參考方法，自參考方法的優(yōu)點是可以應(yīng)用于各種樣品。

使用自參考方法的現(xiàn)有技術(shù)有三，一是，將一層鉆石膜沉積在光纖探頭末端，鉆石膜的拉曼光被用作標(biāo)準(zhǔn)，但是多晶薄膜減少了入射到樣品的激發(fā)激光的能量以及與從樣品發(fā)射回探頭的拉曼光的耦合，光纖用于耦合從激光器到樣品的激發(fā)光和從樣品到譜儀的拉曼光。二是，使用一個小的鉆石單晶嵌入到一個位于光纖探頭末端的玻璃針尖，但是，因為鉆石顆粒需要偏離主光路以避免過渡散射，從鉆石和樣品發(fā)出的拉曼信號的比率仍然隨系統(tǒng)光路的變化而變化。三是，使用一個藍(lán)寶石窗來作為自參考，即用藍(lán)寶石的拉曼信號強(qiáng)度作為參照強(qiáng)度，激發(fā)激光束形成兩個焦點，第一個位于一個藍(lán)寶石窗口內(nèi)，第二個位于樣品內(nèi)，但是，從藍(lán)寶石出來的拉曼光比從樣品出來的拉曼光弱很多，這就需要使用很長的采集時間，但即使這樣，仍然需要更多的數(shù)據(jù)處理方法才能得到較好的數(shù)據(jù)分辨率。

拉曼光譜中的另一個限制是樣品的激光加熱效應(yīng)，即激發(fā)激光的能量使樣品溫度升高，這會導(dǎo)致某些生物樣品的降解，一些現(xiàn)有技術(shù)使用旋轉(zhuǎn)樣品來減少樣品加熱效應(yīng)，但是將會降低實驗數(shù)據(jù)的空間分辨率；上述第三個現(xiàn)有技術(shù)中起到自參考作用的藍(lán)寶石窗位于探頭內(nèi)，與樣品較遠(yuǎn)，因此在譜儀中探測到的藍(lán)寶石窗發(fā)出作為參考信號的拉曼光與從樣品發(fā)出待測的拉曼光比較，強(qiáng)度弱很多，需要足夠的采集時間才能得到足夠強(qiáng)度的參考信號，所述一種具有自參考光纖的光學(xué)探頭能解決問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明目的是：改變現(xiàn)有技術(shù)中藍(lán)寶石窗位于探頭之內(nèi)而不能與樣品接觸，無法發(fā)揮其熱傳導(dǎo)能力的實際，從而解決了上述問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述一種具有自參考光纖的光學(xué)探頭主要包括電源、激光二極管、透鏡i、輸入光纖、探頭體、輸入透鏡、濾光片、雙色向濾光鏡、透鏡ii、藍(lán)寶石光纖、拉曼濾光片、透鏡iii、輸出光纖、譜儀，所述探頭體、輸入透鏡、濾光片、雙色向濾光鏡、透鏡ii、藍(lán)寶石光纖、拉曼濾光片、透鏡iii組成探頭，所述激光二極管連接有電源，所述激光二極管激發(fā)激光束通過所述透鏡i、輸入光纖進(jìn)入探頭后，首先被所述輸入透鏡準(zhǔn)直，然后經(jīng)過所述濾光片，再被所述雙色向濾光鏡偏向至所述透鏡ii并聚焦到所述藍(lán)寶石光纖，所述輸入透鏡、濾光片、雙色向濾光鏡、透鏡ii、拉曼濾光片、透鏡iii位于所述探頭體內(nèi)，所述藍(lán)寶石光纖方向沿著c-軸、直徑0.5毫米，長度8厘米、且其作為一個外標(biāo)，即在所述譜儀中得到的所述藍(lán)寶石光纖的拉曼光作為參照信號，起到自參考作用。所述c-軸為直立結(jié)晶軸。

所述藍(lán)寶石光纖外側(cè)套有不銹鋼細(xì)管、且其上端部具有一光纖連接器，使得所述藍(lán)寶石光纖能夠與所述探頭體的下方連接或分離，實驗時，所述藍(lán)寶石光纖下端能夠靠近樣品表面、且與樣品位置非常近，特別是當(dāng)所述探頭在以接觸模式工作時，所述藍(lán)寶石光纖下端能夠與樣品接觸，發(fā)揮所述藍(lán)寶石光纖熱傳導(dǎo)能力，降低樣品的激光加熱效應(yīng)；在激發(fā)激光照射時，從樣品以及所述藍(lán)寶石光纖發(fā)射出來的拉曼光與激發(fā)激光反向傳播，并由所述透鏡ii準(zhǔn)直，然后經(jīng)過所述拉曼濾光片以過濾反射或散射的激發(fā)激光，并被所述透鏡iii聚焦到所述輸出光纖中，并進(jìn)入所述譜儀，使得進(jìn)入所述譜儀的由所述藍(lán)寶石光纖發(fā)出的拉曼光增強(qiáng)了，縮短了實驗中的光采集時間，即拉曼光譜中作為參考信號的所述藍(lán)寶石光纖的信號增強(qiáng)。

所述藍(lán)寶石光纖在拉曼光譜中有三個峰，當(dāng)這三個峰中至少有一個沒有與樣品的拉曼信號重疊時，探頭的自參考特性最易于實施。

由于進(jìn)入所述藍(lán)寶石光纖和從所述藍(lán)寶石光纖出來的激發(fā)激光的功率之間有固定的關(guān)系，而且樣品發(fā)射出的信號在進(jìn)入所述譜儀之前與所述藍(lán)寶石光纖中的拉曼信號有同樣的光路，因此，所述藍(lán)寶石光纖的拉曼信號的強(qiáng)度可以作為樣品發(fā)射出的信號的強(qiáng)度的一個可靠的參考；換句話說就是，探測到的由所述藍(lán)寶石光纖以及樣品發(fā)射的拉曼光會以同樣的比例變化，而不管激光功率或是輸入光纖和輸出光纖之間的傳輸系數(shù)怎樣變化。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明包含一藍(lán)寶石單晶光纖，利用藍(lán)寶石材料熱傳導(dǎo)能力好的特點、使其在探頭中的位置與樣品非常接近，并能夠在接觸模式和非接觸近鄰模式下工作；藍(lán)寶石光纖一端與樣品位置很接近，使得藍(lán)寶石光纖發(fā)出的拉曼光增強(qiáng)了，因此在譜儀中探測到的藍(lán)寶石窗發(fā)出的作為參考信號的拉曼光的強(qiáng)度較強(qiáng)。

附圖說明

下面結(jié)合本發(fā)明的圖形進(jìn)一步說明：

圖1是本發(fā)明示意圖。

圖中，1.電源，2.激光二極管，3.透鏡i，4.輸入光纖，5.探頭體，6.輸入透鏡，7.濾光片，8.雙色向濾光鏡，9.透鏡ii，10.藍(lán)寶石光纖，11.拉曼濾光片，12.透鏡iii，13.輸出光纖，14.譜儀。

具體實施方式

如圖1是本發(fā)明示意圖，主要包括電源1、激光二極管2、透鏡i3、輸入光纖4、探頭體5、輸入透鏡6、濾光片7、雙色向濾光鏡8、透鏡ii9、藍(lán)寶石光纖10、拉曼濾光片11、透鏡iii12、輸出光纖13、譜儀14，所述探頭體5、輸入透鏡6、濾光片7、雙色向濾光鏡8、透鏡ii9、藍(lán)寶石光纖10、拉曼濾光片11、透鏡iii12組成探頭，所述激光二極管2連接有電源1，所述激光二極管2激發(fā)激光束通過所述透鏡i3、輸入光纖4進(jìn)入探頭后，首先被所述輸入透鏡6準(zhǔn)直，然后經(jīng)過所述濾光片7，再被所述雙色向濾光鏡8偏向至所述透鏡ii9并聚焦到所述藍(lán)寶石光纖10，所述輸入透鏡6、濾光片7、雙色向濾光鏡8、透鏡ii9、拉曼濾光片11、透鏡iii12位于所述探頭體5內(nèi)，所述藍(lán)寶石光纖10方向沿著c-軸、直徑0.5毫米，長度8厘米、且其作為一個外標(biāo)，即在所述譜儀14中得到的所述藍(lán)寶石光纖10的拉曼光作為參照信號，起到自參考作用。所述c-軸為直立結(jié)晶軸。

所述藍(lán)寶石光纖10外側(cè)套有不銹鋼細(xì)管、且其上端部具有一光纖連接器，使得所述藍(lán)寶石光纖10能夠與所述探頭體5的下方連接或分離，實驗時，所述藍(lán)寶石光纖10下端能夠靠近樣品表面、且與樣品位置非常近，特別是當(dāng)所述探頭在以接觸模式工作時，所述藍(lán)寶石光纖10下端能夠與樣品接觸，發(fā)揮所述藍(lán)寶石光纖10熱傳導(dǎo)能力，降低樣品的激光加熱效應(yīng)；在激發(fā)激光照射時，從樣品以及所述藍(lán)寶石光纖10發(fā)射出來的拉曼光與激發(fā)激光反向傳播，并由所述透鏡ii9準(zhǔn)直，然后經(jīng)過所述拉曼濾光片11以過濾反射或散射的激發(fā)激光，并被所述透鏡iii12聚焦到所述輸出光纖13中，并進(jìn)入所述譜儀14，使得進(jìn)入所述譜儀14的由所述藍(lán)寶石光纖10發(fā)出的拉曼光增強(qiáng)了，縮短了實驗中的光采集時間，即拉曼光譜中作為參考信號的所述藍(lán)寶石光纖10的信號增強(qiáng)了。

所述藍(lán)寶石光纖10在拉曼光譜中有三個峰，當(dāng)這三個峰中至少有一個沒有與樣品的拉曼信號重疊時，探頭的自參考特性最易于實施。

由于進(jìn)入所述藍(lán)寶石光纖10和從所述藍(lán)寶石光纖10出來的激發(fā)激光的功率之間有固定的關(guān)系，而且樣品發(fā)射出的信號在進(jìn)入所述譜儀14之前與所述藍(lán)寶石光纖10中的拉曼信號有同樣的光路，因此，所述藍(lán)寶石光纖10的拉曼信號的強(qiáng)度可以作為樣品發(fā)射出的信號的強(qiáng)度的一個可靠的參考；換句話說就是，探測到的由所述藍(lán)寶石光纖10以及樣品發(fā)射的拉曼光會以同樣的比例變化，而不管激光功率或是輸入光纖和輸出光纖之間的傳輸系數(shù)怎樣變化。