[发明专利]一种自由空间光学微腔拉曼激光传感装置及其传感方法

摘要

本发明公开了一种自由空间微腔拉曼激光传感装置及其传感方法。本发明的传感装置包括：激光光源、第一聚焦物镜、光学微腔、第二聚焦物镜、第一准直透镜、第二准直透镜、第一光电探测器、示波器、滤波片、第三聚焦物镜、第二光电探测器和基础频谱分析仪。本发明通过自由空间可调频激光激发光学微腔的拉曼激光，通过观测拉曼激光的拍频频率，得出吸附在光学微腔表面的纳米级尺寸粒子的信息；在自由空间拉曼激光传感技术中，回音壁模式和拉曼激光通过可调频激光器在由自由空间直接激发，通过规避由于光纤锥的引入而带来的技术问题，提高了装置的灵活性，降低了信噪比，从而提高了传感装置的灵敏度，降低了检测极限。

主权项

1.一种自由空间光学微腔拉曼激光传感装置，其特征在于，所述传感装置包括：激光光源、第一聚焦物镜、光学微腔、第二聚焦物镜、第一准直透镜、光纤分束器、第一光电探测器、示波器、第二准直透镜、滤波片、第三聚焦物镜、第二光电探测器和基础频谱分析仪；其中，在所述光学微腔的表面附着有纳米级尺寸粒子；所述光学微腔为非旋转对称的介质实心体，具有高品质因子的回音壁模式，并且实现激光定向性出射；所述激光光源提供宽带扫频激光，经过第一聚焦物镜将激光耦合进光学微腔，激发光学微腔的回音壁模式；由设置在出射光方向的第二聚焦物镜收集，经过第一准直透镜进入光纤分束器，一部分光信号通过第一光电探测器转化成电信号，进入示波器进行分析，得到回音壁模式的波长范围；所述激光光源发射回音壁模式的波长范围内的高功率激光，经过第一聚焦物镜将激光耦合进光学微腔，激发光学微腔的回音壁模式；所述回音壁模式激发附着有纳米级尺寸粒子的光学微腔的拉曼激光；在出射光方向设置第二聚焦物镜，收集出射光，出射光包括激光、回音壁模式和拉曼激光；出射光经过第一准直透镜进入光纤分束器，一部分光信号通过第二准直透镜，由滤波片滤掉激光和回音壁模式，由第三聚焦物镜收集进入第二光电探测器转化成电信号，进入基础频谱分析仪，分析拉曼激光拍频的频率信息，从频率信息解读吸附在光学微腔表面的纳米级尺寸粒子信息。