[发明专利]具有欠充满光纤样品接口的光学分光计

权利要求书

1.一种光学装置，包括：

一个会聚透镜装置，该会聚透镜装置被安装为接收来自一个光源的光，其中接收到的光基本上是准直的，并且进一步地，其中该会聚透镜装置被配置成将该接收到的光聚焦到一个透射光纤上；

包括一个入射面和一个出射面的透射光纤，其中该透射光纤被安装为经由该入射面接收聚焦的光并且使从该出射面离开的接收到的、聚焦的光透过一个样品并且到达一个接收光纤上；

一个样品架，该样品架被配置成固持用于分析的样品；以及

包括一个入射面和一个出射面的接收光纤，其中该接收光纤被安装为经由该接收光纤的该入射面接收透过该样品之后的透射光，

其中该会聚透镜装置被定位为将接收到的光聚焦到该透射光纤的该入射面上，使得到达该透射光纤的该入射面的该聚焦的光的角分布的一个半角被选择为在一个空间维度和一个角维度中欠充满该接收光纤的该入射面的一个入射孔径，

所述会聚透镜装置包括会聚透镜以及孔径板，所述孔径板包括孔径(1100)，所述孔径板经定位以与所述透射光纤的入射面相距一段距离(1102)，所述距离是平行于所述透射光纤的入射光轴测得的，所述孔径(1100)允许光的第一部分到达所述透射光纤的入射面并且阻挡光的第二部分到达所述透射光纤的入射面，其中，根据如下公式设计所述孔径(1100)的半径r_s，以产生所述接收光纤的入射面的入射孔径的欠充满：

其中，r₁是所述透射光纤的芯的半径，r₂是所述接收光纤的入射面的芯的半径，z_s是所述距离(1102)，z是所述透射光纤的出射面与所述接收光纤的该入射面之间的最大距离，n是样品的折射率，Δr是所述接收光纤的入射面的中心相对于所述透射光纤的出射面的出射光轴的最大偏离；

其中，在所述透射光纤(308)的出射面(504)与所述接收光纤(310)的入射面(508)之间形成一个样品柱，所述样品柱通过毛细管作用而固持，并且沿着光轴(506)在所述透射光纤(308)与所述接收光纤(310)之间建立光学路径。

2.如权利要求1所述的光学装置，其中该会聚透镜沿着该透射光纤的一个入射光轴定位在由d_a/2α_T定义的一个距离处，其中d_a是该会聚透镜的直径，并且α_T是该聚焦的光的该第一部分的角分布的该半角。

3.如权利要求2所述的光学装置，其中该透射光纤的该入射面的一个芯部分的半径被选择为小于或等于其中，r₂是该接收光纤的该入射面的芯的半径，z是该透射光纤的该出射面与该接收光纤的该入射面之间的最大距离，n是该样品的折射率，并且Δr是该接收光纤的该入射面的中心相对于该透射光纤的该出射面的一个出射光轴的最大偏离。

4.如权利要求1所述的光学装置，其中该孔径板沿着该透射光纤的一个入射光轴定位在由d_a/2α_T定义的一个距离处，其中d_a是该孔径的直径，并且α_T是该聚焦的光的该第一部分的该半角。

5.如权利要求4所述的光学装置，其中该透射光纤的芯部分的半径被选择为小于或等于其中r₂是该接收光纤的该入射面的芯的半径，z是该透射光纤的该出射面与该接收光纤的该入射面之间的最大距离，是该样品的折射率，并且Δr是该接收光纤的该入射面的中心相对于该透射光纤的该出射面的一个出射光轴的最大偏离。

6.如权利要求1所述的光学装置，进一步包括被配置成形成该光的光源，其中该光源包括被配置成发出中心处于一个第一波长处的第一光的一个第一光源，其中该第一波长被选择以用于分析该样品。

7.如权利要求6所述的光学装置，其中该光源进一步包括被配置成发出中心处于一个基线波长处的基线光的一个基线光源，其中该基线波长不同于该第一波长并且被选择为使中心处于电磁谱的一个不用于分析该样品的区域中。