用于气体浓度检测的多光纤样品池的制作方法

本实用新型涉及光谱分析技术领域，具体而言，涉及一种用于气体浓度检测的多光纤样品池。

背景技术：

随着人口的增长和经济的发展，我国正面临着十分严重的环境污染问题。所以研制能够实时监测环境气体的分析仪器对改善人类的生存环境具有重大意义。但是由于污染气体多为低于ppm量级乃至ppb量级的低浓度气体，所需要的光学系统必须具有足够长的光程才能达到检测精度的要求。传统的气体池主要通过加长气体池内部光路的长度来达到长光程的要求。此方法缺点是光路占用空间大使仪器体积过大，太长的光路会出现气体池内光线的平行度下降和气体池形变受温度影响变大等问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，公开了一种用于气体浓度检测的多光纤样品池，节省整个系统体积，并且使光路更加稳定。

本实用新型是通过以下技术方案予以实现：

一种用于气体浓度检测的多光纤样品池，包括：入射光纤、光纤接头、光通道、出射光纤、气体池、第一透镜和第二透镜；其中，光通道中设有多束光纤，光通道的两端面正对气体池的两侧面，第一透镜和第二透镜设置在气体池内部两侧，光通道的两端面、第一透镜和第二透镜组成通光光路，入射光纤通过光纤接头与光通道一端部的光纤孔相连，出射光纤通过光纤接头与光通道另一端部的光纤孔相连。

根据本实用新型提供的用于气体浓度检测的多光纤样品池，优选地，第一透镜和第二透镜为非球面凸透镜。

根据本实用新型提供的用于气体浓度检测的多光纤样品池，优选地，第一透镜和第二透镜是多镜片组成的透镜组。

本实用新型取得的有益效果包括：在气体池长度和体积不变的情况下可以通过多束光纤组成的光通道使光线反复多次通过气体池来实现光程加长，提高检测精度，节省整个系统体积，并且使光路更加稳定。

附图说明

图1示出了根据本实用新型实施例的用于气体浓度检测的多光纤样品池的结构示意图。

图2示出了根据本实用新型实施例的用于气体浓度检测的多光纤样品池的结构示意图。

图3示出了根据本实用新型实施例的用于气体浓度检测的多光纤样品池的光通道横截面结构示意图。

图4是离轴光路示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。

如图4所示，本实用新型的设计原理为：

根据薄透镜成像公式：

其中，f‘是像方焦距，s‘是像到透镜的距离，f是物防焦距，s是物到透镜的距离。

放大倍率公式：

系统由两个透镜组成，成像公式分别是：

其中，下角标1代表透镜1，下角标2代表透镜2。

透镜1后的像s1’就是透镜2前的物s2，两个透镜距离L，第二个透镜的公式中s2＝L-s1’。

整个系统的放大倍率为

如图4所示，根据上述公式可选择合适的参数得到想要的光学系统：入光光纤在透镜1的焦平面上，即s1＝f1。出光光纤在透镜2的焦平面上，即s2’＝f2’。此时s1’＝-s2＝∞，透镜1和透镜2之间的是平行光，放大倍率β＝-1，即在物和像离光轴距离相等方向相反。光通过光纤接头偏离光轴一定距离进入透镜，在两个透镜间形成和光轴有一定角度的平行光，再经过透镜汇聚到偏离光轴同样距离的光纤口位置。其中透镜是可消除像差的单片凸透镜或可消除像差的多镜透镜组等。

如图1所示，本实用新型公开了一种用于气体浓度检测的多光纤样品池，包括：入射光纤1、光纤接头2、光纤接头6、光通道7、出射光纤8、气体池4、第一透镜3和第二透镜5；其中，光通道中设有多束光纤(见图3)，光通道的两端面正对气体池的两侧面，第一透镜和第二透镜设置在气体池内部两侧，光通道的两端面、第一透镜和第二透镜组成通光光路，入射光纤通过光纤接头与光通道一端部的光纤孔相连，出射光纤通过光纤接头与光通道另一端部的光纤孔相连。

在该实施例中，光线重复多次通过系统的方式见图3和图1，入光光纤1连通a1，a1经过透镜3气体池4透镜5到b1，b1通过多束光纤7到a2，a2经过透镜3气体池4透镜5到b2，以此类推经过n次后an+1经过气体池7到bn+1，bn+1连通出光光纤5。a、b的排列方式可以有很多方式，以出光光纤位置为例：出光光纤既可以是离轴的，也可以是在轴上的。a，b的位置由上述成像公式以及光纤排列方式共同决定。

如图2和图3所示，根据本实用新型公开的用于气体浓度检测的多光纤样品池，入光光纤1通过光纤接头2与光纤孔a1相连，入射光经过气体池4中的透镜3和透镜5后到达光纤接头6的光纤孔b1，光纤孔b1通过光纤束7与光纤接头2中的光纤孔a2相连，光经过气体池4中的透镜3和透镜5后到达光纤接头6的光纤孔b2，光纤孔b2通过光纤束7与光纤接头2中的光纤孔a3相连，光经过气体池4中的透镜3和透镜5后到达光纤接头6的光纤孔b3，光纤孔b3通过光纤束7与光纤接头2中的光纤孔a4相连，光经过气体池4中的透镜3和透镜5后到达光纤接头6的光纤孔b4，光纤孔b4通过光纤接头6与出光光纤8相连。

优选地，光纤束数是可以改变的，可以是实施例中的4束，也可以是任意束。

优选地，透镜可以是非球面凸透镜，也可以是可消除像差的多镜片透镜组等。

根据本实用新型公开的用于气体浓度检测的多光纤样品池，在气体池长度和体积不变的情况下可以通过多束光纤组成的光通道使光线反复多次通过气体池来实现光程加长，节省整个系统体积，并且使光路更加稳定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。