裝置，新型裝置可應(yīng)用于光譜儀實(shí)時(shí)在線監(jiān)測氣體、液體或氣液混合物質(zhì)組分的吸收光譜信號的增強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)在線光譜檢測較低組分物質(zhì)時(shí)，能夠準(zhǔn)確的定性定量分析。
[0026]以下結(jié)合較佳實(shí)施例，對依據(jù)本實(shí)用新型提供的【具體實(shí)施方式】、特征及其功效，詳細(xì)說明后，為了簡單清楚地目的，下文恰當(dāng)?shù)氖÷粤斯夹g(shù)的描述以免那些不必要的細(xì)節(jié)影響對本技術(shù)方案的描述。
[0027]本實(shí)施例的基于光子晶體溫度調(diào)制式近紅外吸收光譜裝置，用于檢測液體、氣體、及其氣液混合物質(zhì)時(shí)的光譜效應(yīng)增強(qiáng)。其特征是增強(qiáng)裝置包括寬波段近紅外激光器I為吸收光譜檢測提供激光光源，激光傳輸?shù)亩嗄９饫w耦合器2，光子晶體管3作為光吸收腔體，用于控制改變光通道的光學(xué)多路開關(guān)4，可進(jìn)行溫度調(diào)控的光纖光柵5，用于光子計(jì)數(shù)器6，以及多余光吸收的黑體7。
[0028]請參閱圖1，在本實(shí)例中，選取波長在780?2526nm的光譜區(qū)近紅外激光器作為激光器1，為后續(xù)光譜檢測提供激發(fā)光源，耦合比為80:20的用于激光傳輸?shù)亩嗄９饫w耦合器2，用于光吸收腔體的光子晶體管3，控制改變光的光通道的光學(xué)多路開關(guān)4，可進(jìn)行溫度調(diào)制的Bragg反射光纖光柵，用于光子計(jì)數(shù)器6，以及多余光吸收的黑體7。
[0029]如圖2，揭示了上述的光子晶體光纖作為光吸收腔體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)用新型中選用空心光子晶體光纖，光纖包層中的小孔構(gòu)成光子晶體，小孔間距和小孔直徑滿足一定條件時(shí)，其光子能隙范圍內(nèi)就能阻止光的傳播，光被限制在中心空芯內(nèi)傳輸；從而增強(qiáng)中心空芯內(nèi)物質(zhì)吸收光的強(qiáng)度，增強(qiáng)吸收光譜吸收率。
[0030]如圖3，揭示了上述可進(jìn)行溫度調(diào)制的Bragg反射光纖光柵包括折射率具有周期性變化的單模光纖纖芯，選用特定折射率的單模光纖纖芯可以使一個(gè)寬波段的光源進(jìn)入光纖光柵中，反射出特定窄波段的光，提供檢測物質(zhì)的條件。同時(shí)溫度調(diào)制式光纖光柵，通過一個(gè)可加熱的硅片，進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，可對光波的吸收范圍進(jìn)行掃描，確定基線的功率，為光譜檢測確定條件。
[0031]以上介紹了本實(shí)用新型基于光子晶體溫度調(diào)制式近紅外吸收光譜增強(qiáng)裝置，實(shí)用新型揭示上述裝置及系統(tǒng)的同時(shí)，還揭示一種上述吸收光譜增強(qiáng)裝置的增強(qiáng)方法，所述的方法包括:將激光器發(fā)射的近紅外波段的寬波段光，經(jīng)過耦合器、光學(xué)開關(guān)進(jìn)入特定的溫度調(diào)制式光纖光柵之中，光纖光柵反射的窄波段的光再進(jìn)入到材料為光子晶體光纖吸收腔的腔體之中，由于光子晶體光纖可以將光被限制在中心空芯內(nèi)傳輸，增強(qiáng)中心空芯內(nèi)物質(zhì)吸收光的強(qiáng)；再通過光子計(jì)數(shù)器進(jìn)行光譜分析，其特點(diǎn)為可以區(qū)分強(qiáng)度有微小差別的信號，測量精度很高，抗漂移性很好，為獲得增強(qiáng)后的吸收光譜譜圖提供良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
[0032]綜上所述，本實(shí)用新型提出的基于光子晶體溫度調(diào)制式近紅外吸收光譜增強(qiáng)裝置、系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)在線監(jiān)測氣體、液體或氣液混合物質(zhì)組分時(shí)的光譜吸收效應(yīng)的增強(qiáng)，通過選用光子晶體光纖作為光吸收腔體、溫度調(diào)制式的光纖光柵以及光子計(jì)數(shù)器等，增強(qiáng)了光的吸收強(qiáng)度，克服了在線吸收光譜在檢測較低組分物質(zhì)時(shí)，光譜吸收效應(yīng)弱而造成的譜圖信號不準(zhǔn)確的影響；同時(shí)通過光學(xué)開關(guān)形成多通道，可進(jìn)行多組分分析，保證了近紅外吸收光譜對在線復(fù)雜多組分物質(zhì)得到有效分析檢測。
[0033]這里本實(shí)用新型的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本實(shí)用新型的范圍限制在上述實(shí)例中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變都是可能的，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí)施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本實(shí)用新型的精神和本質(zhì)特征的情況下，本實(shí)用新型可以以其他形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及其他組件、材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本實(shí)用新型范圍和精神的情況下，可以對這里披露的實(shí)施例進(jìn)行其他變形和改變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于光子晶體溫度調(diào)制式近紅外吸收光譜裝置，其特征在于:包括激光器(I)、多模光纖耦合器(2)、光子晶體管(3)、光學(xué)多路開關(guān)(4)、光纖光柵(5)、光子計(jì)數(shù)器￠)、黑體(7);所述激光器(I)為光譜檢測提供特定的激光光源；所述多模光纖耦合器(2)傳輸激光和光的分路；所述光子晶體管(3)，將光限制在其中心空芯內(nèi)，克服光的衰減，增強(qiáng)物質(zhì)對光的吸收；所述光學(xué)多路開關(guān)(4)對光進(jìn)行切換到不同的光纖光柵當(dāng)中；所述光纖光柵(5)可進(jìn)行溫度調(diào)制并反射出特定窄波段的光，為物質(zhì)檢測提供光；所述光子計(jì)數(shù)器(6)為光譜檢測提供數(shù)據(jù)；所述黑體(7)保證系統(tǒng)雜散光的吸收。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于:所述激光器(I)發(fā)射的激光為寬波段光源，可通過所述光學(xué)多路開關(guān)(4)進(jìn)行選擇后，連接不同的所述光纖光柵(5)進(jìn)行多種物質(zhì)的檢測。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于:使用所述多模光纖耦合器(2)，所述激光器(I)發(fā)出的寬波段光源經(jīng)過所述多模光纖耦合器(2)到達(dá)所述光纖光柵(5)，以Bragg波長為中心的寬波段光波被光柵反射，經(jīng)過耦合器后一部分光譜檢測單元進(jìn)行光譜測量。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于:選用所述光子晶體管(3)作為光吸收腔體。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于:所述光纖光柵(5)上設(shè)計(jì)一個(gè)硅片和一個(gè)加熱裝置進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于:所述多模光纖耦合器(2)，其耦合比為 80:20o7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于:在每一個(gè)光纖光柵后加一個(gè)黑體進(jìn)行多余激光的吸收，不讓其進(jìn)行反射。
【專利摘要】本實(shí)用新型基于光子晶體溫度調(diào)制式近紅外吸收光譜裝置，包括激光器、多模光纖耦合器、光子晶體管、光學(xué)多路開關(guān)、光纖光柵、光子計(jì)數(shù)器、黑體；所述激光器為光譜檢測提供特定的激光光源；所述多模光纖耦合器傳輸激光和光的分路；所述光子晶體管，將光限制在其中心空芯內(nèi)，克服光的衰減，增強(qiáng)物質(zhì)對光的吸收；所述光學(xué)多路開關(guān)對光進(jìn)行切換到不同的光纖光柵當(dāng)中；所述光纖光柵可進(jìn)行溫度調(diào)制并反射出特定窄波段的光，為物質(zhì)檢測提供特定的光；所述光子計(jì)數(shù)器為光譜檢測提供數(shù)據(jù)；所述黑體保證系統(tǒng)雜散光的吸收。
【IPC分類】G01N21/3577, G01N21/3504, G01N21/359
【公開號】CN204989008
【申請?zhí)枴緾N201520385437
【發(fā)明人】曹玲燕, 李志軍, 張建學(xué), 禚莉, 胡銦, 任濟(jì)雙
【申請人】江蘇國電南自海吉科技有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年6月5日