光学谐振器用反射镜及其光学谐振器和光谱测量仪的制作方法_3

文档序号:10300654阅读:来源:国知局
01中的光线穿过的区域,进而保证光线有效穿过待测样品。所 述测量区域103可W设置有待测样品,所述待测样品可W为固体、气体、液体,也可W为液 晶、生物组织。所述测量区域可W包括有多个子区域,比如第一子区域、第二子区域,所述第 一子区域及第二子区域均被闭合光路穿过,所述第二子区域可W位于所述第一子区域内。 所述第一子区域及所述第二子区域内可W放置有不同的样品。另外,在测量区域可W放置 样品腔,进而组成"腔内腔"结构,W适应不同样品的测量。
[0118] 所述反射镜102置于所述测量区域103边界时,所述反射镜102会存在与待测样品 相接触的面。具体的,所述第二面1022由于需要光线穿过待测样品后进入所述第一面1021, 所W所述第一面1021需要与所述待测样品直接接触,同时将所述第一面1021与待测样品隔 离开。在所述反射镜102为横截面为梯形的棱台时,所述反射镜102存在一个不参与光学作 用的面,该面同样置于所述待测样品之中。
[0119] 本实施方式中,所述反射镜102的制造材料可为玻璃,目前已知适用的材料有:烙 凝石英、蓝宝石、氣化巧、金刚石、锭侣石恼石(YG)、氮化娃(Si3N4)、氧化错(Zr〇2)、氧化侣 (12〇3)、二氧化给化f〇2)等,当然,所述反射镜102的制造材料也可W为其他在光波频率范围 内为透明的介质,本申请并不W此为限。由于上述种类材料具有化学惰性,该类材料制作的 反射镜102置于在进行测量工作时,其第二面1022不会被测量区域103内的待测样品W及待 测样品所含杂质所破坏。或者,所述第二面1022也可W附着有对待测样品W及待测样品中 的杂质具有化学惰性的材料。
[0120] 所述第一面1021上具有能将光线反射的反射区域300。所述反射区域300为所述第 一面1021上锻设有所述反射膜301的区域,具体的,例如所述第一面1021上整体锻设有所述 反射膜301,所述反射区域300即为整个所述第一面1021;当然,所述反射区域300也可W为 所述第一面1021的部分区域,其能在所述闭合光路101中完成光线的反射工作即可,本申请 对所述反射区域300的大小不作限制,当然,可W W整个所述第一面1021作为所述反射区域 300为优选的一种方案。
[0121] 所述反射膜301可W包括介质反射膜301和/或金属反射膜301。为保证所述反射膜 301的高反射率,所述膜层可W为多层(有时多达40几层)。相对所述第二面1022,所述反射 区域300远离待测样品,进而待测样品W及待测样品中的杂质难W影响到所述反射区域300 的膜层,进而有效保护到所述反射区域300,使得整个谐振器100的环境适应能力得到较大 程度的提升。
[0122] 为进一步保护所述第一面1021,所述第一面1021处可W设有干燥剂,或者所述第 一面1021上设有保护件。通过设置所述第一面1021临近所述干燥剂,进而避免外界中的水 分等杂质与所述第一面1021接触。所述保护件用于保护所述第一面1021避免刮伤、阻止气 体及水分等杂质和所述第一面1021接触。所述保护件可W为包裹装置,其能够将所述第一 面1021包裹W与其他物质隔离开;此外,所述保护件还可W为密封装置,所述密封装置将所 述第一面1021密封在其内部,同时其内部为高真空或填充有惰性气体。
[0123] 需要指出的是,所述保护件并不限于上述举例,所属领域技术人员在本申请技术 精髓的启示下,还可能做出其它变更,但只要其实现的功能和效果与本申请相同或相似,均 应涵盖于本申请保护范围内。
[0124] 所述第二面1022能够与所述反射区域300相配合,进而用于形成所述谐振器100的 闭合光路101。所述第二面1022可W在闭合光路101中接收光线,也可W发出光线,可W根据 实际应用场景选择。W图13所示为例,所述第二面1022在闭合光路101中既接收光线也发出 光线;相应的,W图17所示为例,所述第二面1022在闭合光路101中仅用于接收光线。所述第 二面1022上可W锻设有高透膜,进而提高所述第二面1022的光线透射率,降低光线在通过 所述第二面1022时造成的损耗。所述第二面1022能够将所述反射区与待测样品间隔开,进 而光线在穿过待测样品到达所述反射区域300之前必先穿过所述第二面1022。所述第二面 1022与待测样品直接接触,使得光线穿过待测样品后直接由所述第二面1022进入到所述反 射镜102内。
[0125] 本实施方式中,所述第一面1021W及所述第二面1022中的至少一个面可W为曲 面。所述曲面可W保证光线所形成的闭合光路101更加稳定。为了进一步校正光线在闭合光 路101内斜入射时导致的像散,所述曲面的曲率和光线之间需要满足消像散条件。
[0126] 具体的,如图11所示,所述曲面可W为将所述第一面1021、所述第二面1022中的至 少一个面通过光学加工形成。所述光学加工可W为对所述第一面1021、所述第二面1022中 的至少一个面进行物理加工,例如打磨、抛光等。可W W图11为例将所述第二面1022加工成 曲面。
[0127] 进一步的,如图12所示,所述曲面还可W为通过折射率系数相匹配的光学胶合剂 将透镜70与所述第一面1021、所述第二面1022中的至少一个面胶合形成。所述光学胶合剂 的折射率系数可W约等于所述曲面的折射率。所述透镜70与所述反射镜102的折射率可W 相同,也可W不同,本申请并不W此为限。
[0128] 此外,所述曲面还可W为将透镜70与所述第一面1021、所述第二面1022中的至少 一个面通过光学接触形成。所述光学接触为将透镜70的一面及所述第一面1021、所述第二 面1022中的至少一个面打磨光滑,然后将两者挤压接触,进而通过分子之间的吸力将所述 透镜70与所述反射镜102结合。
[0129] 请继续参阅图13,在本实施方式中,所述反射镜102的面上还可W具有发出部500 和/或接收部400,所述发出部500用于向探测器发出光线;所述接收部400用于从光源接收 光线。本实施方式中,所述接收部400可W从光源接收光线W维持闭合光路101的形成,具体 的,例如光线由光源发出入射至所述接收部400。所述接收部400位于所述反射镜102的一个 面上,其可W为所接收光线与其所在面的接触处。所述接收部400的大小取决于所接收光线 在其所在面上所形成的光斑大小,当然,所述接收部400的大小不小于所接收光线在其所在 面上所形成的光斑大小即可。
[0130] 所述发出部500可W向探测器发出光线至探测器,探测器通过接收该光线进行计 算来得出待测样品的物化性质。所述发出部500位于所述反射镜102的一个面上,其可W为 所发出光线与其所在面的接触处。所述发出部500的大小取决于所发出光线在其所在面上 所形成的光斑大小,当然,所述发出部500的大小不小于所发出光线在其所在面上所形成的 光斑大小即可。
[0131] 需要指出的是,所述接收部400与所述发出部500为不重合的两个部分,进而防止 光源与探测器位置重叠。同时,在实际使用中考虑到光路是可逆的,所述接收部4001024和 所述发出部5001025的位置可W互换,此时将光源与探测器的位置对调即可。当然,在本实 施方式中,所述接收部400和所述发出部500可W位于多个所述反射镜102的不同面上。由于 所述接收部400与所述发出部500位于不同面上,光源与探测器的位置可W灵活设置,进而 便于制造和装配。
[0132] 具体的,可W W图13所示谐振器100为例,所述接收部400可W位于一个反射镜102 的所述第一面1021上,所述发出部500位于另一反射镜102的所述第一面1021上。可W看出, 具有所述接收部400的所述第一面1021可W从光源接收光线并将该光线透射进入所述反射 镜102,还可W接收来自所述第二面1022的光线并将其反射出去。具有所述接收部400的所 述第一面1021的反射位置可W与所述接收部400位置重合,进而将该第一面1021的反射光 线与从光源接收光线的光路重合,便于光线形成闭合光路101。同样的,具有所述发出部500 的所述第一面1021可W接收来自其他光学元件的光线并将该光线部分向探测器发出,同时 将该光线部分反射至当前反射镜102的所述第二面1022W形成闭合光路101。
[0133] 请参阅图17,在另一个实施方式中,所述反射镜102还可W具有第=面1023。所述 第=面1023用于接收来自所述第一面1021的光线并将该光线发出,所述第=面1023与所述 第二面1022-起用于将所述第一面1021与待测样品隔离开。所述第=面1023与所述第二面 1022位于所述第一面1021的一侧。所述第二面1022用于在闭合光路101中接收光线并将该 光线发至所述第一面1021。此时,所述反射镜102整体可W为横截面为=角形的=角棱镜, 为便于装置的小型化W及与其他光学元件的装配,所述反射镜102整体也可W为横截面为 梯形的棱台。所述反射镜102上具有=个互相独立的面为所述第一面1021、所述第二面 1022、所述第=面1023。其中,所述第二面1022与所述第=面1023可W相对设置,所述第一 面1021可W位于所述第二面1022与所述第=面1023之间。
[0134] 进一步的,当所述接收部或所述发出部位于第二面或第=面,并与待测样品直接 接触,将第一面反射区域与待测样品隔离开时,所述光线在第二面或第=面可W W布儒斯 特角出入射。当所述接收部或所述发出部位于第二面和第=面之外的其他面,所述第二面 和第=面仅用于光路过渡,第二面和第=面可W锻有反射膜,进而保证所述光线在第二面 和第=面W全发射形式出入射。
[0135] 请参阅图13,本申请一个实施方式还提供一种谐振器,其能接收和发出光线,并能 将接收到的光线在其内部传播,所述谐振器包括:光学元件,所述光学元件包括如上任一实 施方式所述的反射镜102。
[0136] 所述光学元件可W设置于用于容纳待测样品的测量区域103的边界上,进而保证 位于两个所述光学元件之间的光线可W穿过所述待测样品并被所述待测样品吸收。所述入 射光线可W采用P偏振光。进行测量工作时,光线由光源发出经所述接收部400接收进入所 述谐振器100。光线在闭合光路101中传播至所述反射镜102时,其他所述光学元件将光线发 送至所述反射镜102的所述第二面1022,该第二面1022将光线入射并发送至当前反射镜102 的所述第一面1021W完成入射工作,然后该第一面1021将光线反射给当前棱镜的所述第二 面1022W完成反射工作,该第二面1022将光
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