一种用于光学收集的集成探测装置及集成探测系统的制作方法

1.本实用新型涉及光学探测领域，特别是涉及一种用于光学收集的集成探测装置及集成探测系统。


背景技术：

2.在光学探测领域，需要利用光电探测器对产生的光信号进行探测，例如基于nv色心的量子传感测量中，利用金刚石激发的荧光进行相关物理量的测量，在利用光电探测器探测产生的荧光时，往往先需要对产生的荧光进行聚焦与过滤，通常采用聚光与过滤的光学器件与光电探测器组成收集光路，各器件独立分开设置其位置，其相对位置通过相应的安装组件分别予以固定，使得探测装置的体积较大，并且在进行探测时，需要通过调整各器件的位置来获取较佳的探测效果，对安装组件的微调功能要求高。又由于各器件独立设置，在试验过程中，其相对位置易受环境因素的干扰，光路不稳定，在测试过程中需要多次微调，对探测效率产生不利影响。此外，针对每次试验，都需要重新安装并调试各器件的位置，操作繁杂，效率低。
3.基于现有技术中的不足，需设计便于安装、性能稳定、集成度高的探测装置以满足光学领域的探测需求。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于光学收集的集成探测装置及集成探测系统，用于解决现有技术中的用于进行光学收集的各器件由于独立分开设置而存在安装调试操作繁杂、效率低的技术问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于光学收集的集成探测装置，所述探测装置包括：光电探测器、聚光透镜、滤波片、连接组件，所述连接组件包括卡接环、插接片、插接柱，所述插接片上设置有插接孔，所述插接柱的内部开有插接通道，所述插接柱的一端安装在所述插接片的一侧面上，所述插接通道与所述插接孔相连通，所述聚光透镜的一端可拆卸地插接于所述插接通道中，所述插接片的外缘面以及光电探测器的探测口的外缘面分别与卡接环的内环面相卡接，所述滤波片安放在所述聚光透镜与光电探测器的探测口之间，且其两侧面分别与所述聚光透镜的插入所述插接通道中的端面以及探测口相贴合。
6.进一步地，还包括一环体，其外缘面与所述卡接环的内环面相卡接，且其一侧面抵压在所述插接片的安装有所述插接柱的侧面上。
7.进一步地，所述卡接环的内环面上设置有螺纹，光电探测器的探测口的外缘面、插接片的外缘面、环体的外缘面上均设置有与其配合的螺纹结构。
8.进一步地，所述插接柱的侧面开有与所述插接通道相通的固定孔，用于插入固定件以将插入插接通道中的聚光透镜固定。
9.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型还提供一种基于nv色心的集成探测
系统，所述探测系统包括：
10.如前任一所述的用于光学收集的集成探测装置、含有nv色心的金刚石、光纤；
11.其中，所述光纤的一端端面与所述含有nv色心的金刚石相连接，所述聚光透镜的未贴合滤波片的端面朝向所述含有nv色心的金刚石。
12.进一步地，还包括微波天线，所述微波天线位于所述含有nv色心的金刚石的外围，用于向所述含有nv色心的金刚石辐射微波。
13.进一步地，还包括磁场组件，所述磁场组件包括两个线圈，两个所述线圈分别位于所述含有nv色心的金刚石的两侧。
14.进一步地，所述磁场组件还包括两个导磁杆，两个所述线圈一一对应套设于两个所述导磁杆上，两个所述导磁杆分别位于所述含有nv色心的金刚石的两侧，且每个所述导磁杆的未套设所述线圈的部分的截面直径大于其所套设的所述线圈的中心孔径。
15.进一步地，还包括固定架，所述光纤的连接有含有nv色心的金刚石的一端安装在所述固定架上，两个所述导磁杆的一端均安装在所述固定架上，另一端的端面相对。
16.进一步地，所述固定架包括底固件以及底端与底固件相连接的第一侧件、两个第二侧件，所述光纤的连接有含有nv色心的金刚石的一端安装在所述第一侧件上，两个所述导磁杆的一端分别一一对应安装在两个所述第二侧件上。
17.如上所述，本实用新型的用于光学收集的集成探测装置及集成探测系统，具有以下有益效果：
18.1、通过设置插接通道，将聚光透镜安装在插接片上，再通过将插接片的外缘面以及光电探测器的探测口的外缘面依次与卡接环的内环面相卡接，并将滤波片安放在所述聚光透镜与探测口之间，以实现将聚光透镜、滤波片、光电探测器通过连接组件集成组装在一起，一方面能够保证探测光的收集探测效率，另一方面便于安装调试，能够提高光路传输的稳定性以及光路的集成度，同时集成化的结构大大减小了尺寸，有利于集成结构的产业化应用。
19.2、并将前述的集成探测装置应用于基于nv色心的探测系统中，整个系统集成程度高，便于安装调试，提高效率，同时能够提高光路传输的稳定性，减小系统的尺寸，有利于在量子传感测量中的推广应用。
附图说明
20.图1显示为本实用新型的用于光学收集的集成探测装置的剖面结构示意图；
21.图2显示为图1中a处的局部放大图；
22.图3显示为本实用新型的用于光学收集的集成探测装置的一实施例中的连接组件的结构示意图；
23.图4显示为本实用新型的基于nv色心的集成探测系统的一实施例中的结构示意图；
24.图5显示为本实用新型的基于nv色心的集成探测系统的一实施例中的固定架结构示意图。
25.元件标号说明：
26.1—光电探测器；11—探测口；2—聚光透镜；3—滤波片；4—连接组件；41—卡接
环；42—插接片；43—插接柱；44—插接通道；45—环体；46—固定孔；5—含有nv色心的金刚石； 6—光纤；7—微波天线；8—磁场组件；81—线圈；82—导磁杆；9—固定架；91—底固件；92—第一侧件；93—第二侧件；94—安装孔。
具体实施方式
27.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
28.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
29.如图1所示，本实用新型提供一种用于光学收集的集成探测装置，可用于光学探测领域，具有集成度高、安装便捷的优点，探测装置包括：光电探测器1、聚光透镜2、滤波片3、连接组件4，连接组件4包括卡接环41、插接片42、插接柱43，插接片42上设置有插接孔，插接柱43的内部开有插接通道44，插接柱43的一端安装在插接片42的一侧面上，插接通道44与插接孔相连通，聚光透镜2的一端可拆卸地插接于插接通道44中，插接片42的外缘面以及光电探测器1的探测口11的外缘面分别与卡接环41的内环面相卡接，滤波片3安放在聚光透镜2与光电探测器1的探测口11之间，且其两侧面分别与聚光透镜2的插入插接通道44中的端面以及探测口11相贴合。由此，通过插接通道44，将聚光透镜2安装在插接片42上，再通过将插接片42的外缘面以及光电探测器1的探测口11的外缘面依次与卡接环41的内环面相卡接，并将滤波片3安放在聚光透镜2与探测口11之间，且与聚光透镜2以及探测口11相贴合，以实现将聚光透镜2、滤波片3、光电探测器1通过连接组件4集成组装在一起，一方面能够保证探测光的收集探测效率，另一方面便于安装调试，能够提高光路传输的稳定性以及光路的集成度，同时集成化的结构大大减小了尺寸，有利于集成结构的产业化应用。
30.在一实施例中，如图2所示，还包括一环体45，其外缘面与卡接环41的内环面相卡接，且其一侧面抵压在插接片42的安装有插接柱43的侧面上，以进一步加强整个集成结构的稳定性。
31.在一实施例中，如图3所示，卡接方式采用螺纹卡接，卡接环41的内环面上设置有螺纹，光电探测器1的探测口11的外缘面、插接片42的外缘面、环体45的外缘面上均设置有与其配合的螺纹结构，由此，通过螺纹的旋合实现卡接。在安装时，通过将卡接环41旋接在探测口11的外缘面上，再将滤波片3放置在卡接环41内，将聚光透镜2插接在插接通道44中，最后将插接片42旋接在卡接环41的内环面，并使得放置的滤波片3的两侧面分别贴合在聚光透镜2的端面以及探测口11上以完成集成安装。
32.在一实施例中，插接柱43的侧面开有与插接通道44相通的固定孔46，用于插入固定件以将插入插接通道44中的聚光透镜2固定。
33.在一实施例中，固定孔46为螺纹孔，固定件为螺钉结构，固定件的用于抵压住聚光
透镜2的端面上设置有软性材料，以防止螺钉对聚光透镜造成磨损。
34.在一实施例中，聚光透镜2为抛物面透镜或凸透镜。
35.在一实施例中，聚光透镜2插接在插接通道44中，插接通道44可以为任一截面均相同的通道，亦可为与聚光透镜2的外侧面相适应的通道形状。
36.在一实施例中，如图4-图5所示，本实用新型还提供一种基于nv色心的集成探测系统，探测系统包括：
37.如前述任一实施例中的用于光学收集的集成探测装置、含有nv色心的金刚石5、光纤6；
38.其中，光纤6的一端端面与含有nv色心的金刚石5相连接，聚光透镜2的未贴合滤波片3的端面朝向含有nv色心的金刚石5。
39.将前述的集成探测装置应用于基于nv色心的探测系统中，经光纤6传输给含有nv色心的金刚石的激光使得金刚石激发出荧光，荧光被聚光透镜2聚焦后经滤波片3滤波后被光电探测器探测，由此形成一条稳定的荧光收集路径，一方面能够实现在量子传感测量中对金刚石所激发的荧光进行有效收集，另一方面，整个系统集成程度高，便于安装调试，提高效率，同时能够提高光路传输的稳定性，减小系统的尺寸，有利于在量子传感测量中的推广应用。
40.在一实施例中，如图4、图5所示，还包括微波天线7，微波天线7位于含有nv色心的金刚石5的外围，用于向含有nv色心的金刚石5辐射微波。微波天线7可以为螺旋天线或波导天线。图4、图5中示例性给出螺旋天线的安装方式，含有nv色心的金刚石位于螺旋天线的螺旋线圈中。微波天线7为波导天线时，含有nv色心的金刚石位于波导天线的辐射中心。由此，使得含有nv色心的金刚石获得较佳的微波辐射效果。
41.在一实施例中，如图4-图5所示，还包括磁场组件8，磁场组件8包括两个线圈81，两个线圈81分别位于含有nv色心的金刚石5的两侧。磁场组件8还包括两个导磁杆82，两个线圈81一一对应套设于两个导磁杆82上，两个导磁杆82分别位于含有nv色心的金刚石5的两侧，且每个导磁杆82的未套设线圈81的部分的截面直径大于其所套设的线圈81的中心孔径。导磁杆82的设置可进一步加强磁场强度，优选地，导磁杆82选用铁质或坡莫合金材质。优选地，导磁杆82的外表面涂覆绝缘材料，以防止线圈81外表面涂覆的绝缘层磨损与导磁杆82发生短路。由于导磁杆82的未套设线圈81的部分的截面直径大于线圈81的中心孔径，可将线圈81限位在导磁杆82上的被线圈81套设的部分，由此能够提高所产生磁场的稳定性。
42.在一实施例中，如图5所示，还包括固定架9，光纤6的连接有含有nv色心的金刚石5的一端安装在固定架9上，两个导磁杆82的一端均安装在固定架9上，另一端的端面相对。如图5所示，两个导磁杆82的端面相对的端部未套设线圈81，其截面直径大于线圈81的中心孔径，另一端套设有线圈81，当将导磁杆82的另一端安装在固定架9上时，线圈81被限位在导磁杆82上，以进一步提高所产生磁场的稳定性。
43.在一实施例中，如图5所示，固定架9包括底固件91以及底端与底固件91相连接的第一侧件92、两个第二侧件93，微波天线7的安装端安装在底固件91上，并穿过底固件91与外部的微波源相连接。光纤6的连接有含有nv色心的金刚石5的一端安装在第一侧件92上，两个导磁杆82分别安装在位于两侧的第二侧件93上。固定架9的结构形式亦采用其他形式，
只要能够实现对光纤6、磁场组件8、微波天线7的固定安装即可。通过固定架9将金刚石nv色心探头4、微波天线7、磁场组件8进行集成安装，一方面能够保证荧光激发以及收集效率，另一方面能够减小结构尺寸，方便安装调试，提高光路传输的稳定性。
44.在一实施例中，如图5所示，底固件91、第一侧件92、两个第二侧件93均为板状结构，且两个第二侧件93相对设置。底固件91、第一侧件92、两个第二侧件93上分别开有安装孔94，微波天线7、光纤6、两个导磁杆82分别通过安装孔94安装在底固件91、第一侧件92、两个第二侧件93上。安装方式可采用现有技术中的安装件，比如螺栓、紧固环等进行安装固定。
45.综上，本实用新型中，将聚光透镜2、滤波片3、光电探测器1通过连接组件4集成组装在一起，一方面能够保证探测光的收集探测效率，另一方面便于安装调试，能够提高光路传输的稳定性以及光路的集成度，同时集成化的结构大大减小了尺寸，有利于集成结构的产业化应用。并将前述的集成探测装置应用于基于nv色心的探测系统中，整个系统集成程度高，便于安装调试，效率高，同时能够提高光路传输的稳定性，减小系统的尺寸，有利于在量子传感测量中的推广应用。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
46.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。