[实用新型]用于拉曼光谱仪荧光抑制的多波长外腔激光发射装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种外腔激光发射装置，更具体的说，涉及一种用于拉曼光谱仪荧光抑制的多波长外腔激光发射装置。

背景技术

目前，拉曼光谱仪在现场检测、毒品分析、农药检测等领域有着非常广泛的应用。然而，在对农药、毒品、爆炸物等进行检测的过程中，拉曼光谱受到强荧光干扰。拉曼光强度远小于荧光强度以至于被荧光淹没从而无法检测到拉曼光谱。因此，为了能高效地检测拉曼光谱必须抑制荧光。

现阶段，抑制荧光的方法有很多种，主要采用的是基线校正。基线校正即通过特定的算法拟合出光谱图中的荧光背景并将其扣除。由于存在拟合误差，基线校正不适用于荧光背景比较复杂的情况，会存在一些人为失真。

相较而言，现有的便携式拉曼光谱仪采用的多波长移频激发法(SEDRS)能够适应在复杂的背景下有效抑制荧光。其依据的原理是：由于荧光波长不会随着激发光波长改变而改变，拉曼光谱峰却会发生明显的位移。因此，用两个波长相差微小(一长一短)的光分别激发样品获得两组带有荧光背景的拉曼光谱(同一图中)，如图1所示；再将两组带有荧光背景的拉曼光谱进行差分即可消除荧光，得到具有“一正一负”的差值拉曼光谱，如图2所示。最后，利用相关算法复原拉曼光谱。

多波长移频激发法的关键在于产生多波长拉曼激发光源。以双波长拉曼激发光源为例，目前此类光源主要采用可调谐外腔半导体激光器，其利用光栅作为反馈元件，通过转动光栅实现波长调谐。如图3所示为目前常见的可调谐外腔半导体激光器示意图，其中激光二极管1输出的光经过准直透镜2入射至光栅3上，一级衍射光反射回激光二极管1中参与模式竞争实现单纵模输出；绕预定支点旋转光栅3一定角度δ，使得入射光的衍射角从图中θ₁变为θ₂，根据光栅衍射公式“2d·sinθ＝m·λ”，可知相应的输出波长λ也发生了变化。

改变一级衍射光波长即可实现波长调节。由于存在机械移动部件(光栅3的转动机构)，该方案具有调谐结构复杂，稳定性差，输出波长重复性弱、多波长切换精度低，调节繁琐等缺点。

发明内容

本实用新型目的是：提供一种用于拉曼光谱仪荧光抑制的多波长外腔激光发射装置，其基于移频激发原理，能够克服已知激光发射装置调谐结构复杂，稳定性差，输出波长重复性弱、多波长切换调节不便的缺点。

本实用新型的技术方案是：一种用于拉曼光谱仪荧光抑制的多波长外腔激光发射装置，其特征在于包括：

准直激光发射组，其包括二个以上的准直激光发射装置，每个准直激光发射装置均包含一激光二极管和一准直透镜，且相邻两个准直激光发射装置发出的准直光束之间预设有夹角δ；

光栅，其布置于前述各准直激光发射装置的准直光束出射路径上构成外腔，各准直光束经该光栅衍射后以不同衍射角形成直接出射的输出光束，以及沿原路返回相应激光二极管内部参与谐振腔内部模式竞争的衍射光束；

光纤合路输出装置，包括光纤耦合透镜和光纤合路器，所述光纤耦合透镜用于将经由前述光栅出射的输出光束汇聚至光纤合路器进行波长输出；

控制器，包含连接并驱动各激光二极管独立通断的电源切换电路。

进一步的，本实用新型中所述光栅优选为闪耀光栅，各准直光束经该光栅衍射后均可形成直接出射的零级反射光，以及沿原路返回相应激光二极管内部参与谐振腔内部模式竞争的一级衍射光。

进一步的，本实用新型中所述夹角δ满足：0°＜δ＜10°。

更进一步的，本实用新型中所述夹角δ为1°或2°。

进一步的，本实用新型中所述光纤耦合透镜的数量与激光二极管的数量一致，且每个光纤耦合透镜均对应一路所述光栅的输出光束。

本实用新型中涉及的连接并驱动各激光二极管独立通断的电源切换电路是本领域技术人员均可实现的已知技术。

本实用新型的工作原理如下：

激光二极管和前端的准直透镜确保准直光束的产生。相对于光栅而言，各激光二极管均是按预设的角度和入射方位排布，每相邻两个激光二极管经准直透镜射出的准直光束之间均存在夹角δ，而夹角δ的存在保证了各准直光束经光栅衍射后具有不同的衍射角θ。根据光栅衍射公式“2d·sinθ＝m·λ”，可知当各准直光束的衍射角θ不同时，其输出波长也不同。