详情

原文传递一种区分拉曼信号和荧光信号的光纤探针系统

专利名称：	一种区分拉曼信号和荧光信号的光纤探针系统
摘要：	本发明提供的是一种区分拉曼信号和荧光信号的光纤探针系统。其特征是：它是由脉冲激光器1、第一传输光纤2、三端口光纤环形器3、第三传输光纤4、控制与数据处理系统5、偏压控制模块6、第三传输光纤7、光束准直器8、长波通滤光片9、聚焦透镜10、探测器阵列11(由第一雪崩光电二极管13和第二雪崩光电二极管14组成)和读出电路12组成。本发明可用于对携带物质信息的拉曼信号和荧光信号进行有效分离和同时探测，并使得探测到的拉曼信号和荧光信号的信噪比得以优化，进而实现对被测物质的多功能分析，可广泛应用于光学探测技术领域和医学成像系统。
专利类型：	发明专利
申请人：	桂林电子科技大学
发明人：	邓仕杰;于凌尧;尹君;苑立波;张浩;刘厚权;滕传新;陈明;成煜;邓洪昌;杨宏艳;徐荣辉
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T08:00:00+0805
申请号：	CN201911358653.6
公开号：	CN111122541A
分类号：	G01N21/65;G01N21/64;G;G01;G01N;G01N21;G01N21/65;G01N21/64
申请人地址：	541004 广西壮族自治区桂林市桂林金鸡路1号
主权项：	1.一种区分拉曼信号和荧光信号的光纤探针系统。其特征是：它由脉冲激光器1、第一传输光纤2、三端口光纤环形器3、第二传输光纤4、控制和数据处理系统5、偏压控制模块6、第三传输光纤7、光纤准直器8、长波通滤光片9、聚焦透镜10、探测器阵列11(由第一雪崩光电二极管13和第二雪崩光电二极管14组成)和读出电路12组成。所述系统中由控制和数据处理系统5控制的脉冲激光器1发出的脉冲光信号分别经过第一传输光纤2、三端口光纤环形器3和第二传输光纤4入射至被测物质，被测物质受到脉冲光信号的激励后产生背向散射混杂光信号(主要有拉曼信号、瑞利信号和荧光信号)，这些混杂光信号通过第二传输光纤4和三端口光纤环形器3后经由第三传输光纤7进入光纤准直器8，经准直后的混杂光信号通过长波通滤光片9由聚焦透镜10聚焦至探测器阵列11，受偏压控制模块6控制的探测器阵列11对混杂光信号进行探测，被探测到的光信号最后经由读出电路12读出，传输至控制和数据处理系统5处理并得到测量结果。 2.根据权利要求1中所述的脉冲激光器1。其特征是：所述系统中的脉冲激光器可以是钇铝石榴石(YAG)激光器，也可以是红宝石激光器或者钕玻璃激光器等激光器中的一种，通过调Q或锁模的方式获得激光脉冲。脉冲激光器1发出脉冲光信号的同时会输出一个同步电信号，其中脉冲光信号的脉冲宽度可以通过控制和数据处理系统5进行调制。 3.根据权利要求1中所述的控制和数据处理系统5。其特征是：控制和数据处理系统5具有两个主要作用：一、控制和数据处理系统会根据不同被测物质的拉曼信号的弛豫时间和荧光信号的发射时间之间的特性差异，从而对脉冲激光器发出的脉冲光信号的脉冲宽度进行调制，通过对脉冲光信号的脉冲宽度的调整使得被测物质的拉曼信号和荧光信号在时域上得到一个合适的时间窗口，使得两种信号有效分离；二、控制和数据处理系统5会对读出电路12读出的拉曼信号和荧光信号进行处理，从而得到最终测量结果。 4.根据权利要求1中所述的偏压控制模块6。其特征是：脉冲激光器1在发出脉冲光信号的同时会输出同步电信号，偏压控制模块6根据此同步电信号电平高低的变化，产生相应的偏置电压输出至探测器阵列11，在同步电信号的一个周期内，当同步电信号为高电平时，探测器阵列中的第一雪崩光电二极管13处于工作状态，对拉曼信号进行探测，此时，第二雪崩光电二极管14处于非工作状态；当该周期内同步电信号自身电平为低电平时，偏压控制控制模块6使探测器阵列中的第一雪崩光电二极管13处于非工作状态，此时，第二雪崩光电二极管14处于工作状态，对荧光信号进行探测。 5.根据权利要求1中所述的长波通滤光片10。其特征是：长波通滤光片10可以滤掉后向散射混杂光信号中除拉曼信号和荧光信号外的其他混杂光信号。 6.根据权利要求1中所述的探测器阵列11。其特征是：该探测器阵列是由两个雪崩光电二极管组成的1×2的探测阵列，即第一雪崩光电二极管13和第二雪崩光电二极管14。两个雪崩光电二极管的探测状态是由偏压控制模块6决定，当其中一个雪崩光电二极管处于工作状态时，另一个雪崩光电二极管处于非工作状态。当在时域上具有合适时间窗口的拉曼信号和荧光信号先后达到探测器阵列11时，其中较早到达雪崩光电二极管阵列的拉曼信号被第一雪崩光电二极管13探测，随后到达的荧光信号被第二雪崩光电二极管14探测，通过这种分开交替探测的方式，同时得到拉曼信号和荧光信号，并使得探测到的拉曼信号和荧光信号的信噪比得以优化。 7.根据权利要求1中所述的读出电路12。其特征是：读出电路12可以是用于单光子探测模式雪崩光电二极管的猝灭电路，也可以是用于线性模式下雪崩光电二极管的跨阻放大器电路。
所属类别：	发明专利