一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆

本发明涉及光谱测试，更具体涉及一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆。

背景技术：

1、随着半导体材料的快速发展和兴起，探究二维半导体材料表明、界面的物理性质在器件研发过程中起着越来越重要的作用，在强磁场、低温等条件下，电子的能级会发生移动、交叉、劈裂等现象，从而引起待测材料的吸收特性及发光特性的改变，进而产生在常规条件下观测不到的光谱特性和发光特性。

2、目前，专利公开号为cn112577931a的专利文件公开了一种适用于低温强磁场环境下的显微光谱成像测试样品杆及其测试方法。该方案将自由空间光路引入到样品杆中，解决了传统光纤的热胀冷缩引起的失焦问题，但是磁体的运行常常伴随着震动，会使得反射镜发生抖动，影响光谱信号收集。

3、专利公开号为cn105911029a的专利文献公开了一种用于测量深低温强磁场下样品光致发光的系统，该测量系统的主要特征在于利用光纤组件在深低温、强磁场环境中对样品进行光致发光测试，实现了光致发光测试与深低温、强磁场输运测量的结合。虽然半球面形光纤端面能部分提高光纤的收光效率，但光纤端面不好处理，很难烧制出需要的球形。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，如何提高对光束的收光效率。

2、本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，包括依次相连的线缆盒、杆体、样品端，光纤自线缆盒经杆体延伸至样品端内，所述样品端内设有输入光路和输出光路，所述输入光路通过接收光纤与输入光路相连，光信号沿光纤进入输入光路经过接收光纤并由输出光路输出，所述接收光纤为u型设置，所述输入光路内依次设有光纤聚焦镜组、样品托、光纤收集耦合镜组，所述光纤聚焦镜组、光纤收集耦合镜组关于样品托对称设置，所述光纤聚焦镜组包括沿输入光路设置的消色差双凹透镜和非球面聚焦镜，所述光纤收集耦合镜组与光纤聚焦镜组结构相同。

3、作为优选的技术方案，所述样品托上游和下游分别设有起偏偏振片托和检偏振片托，所述输入光路与起偏偏振片托、样品托、检偏振片托均为可拆卸连接。

4、作为优选的技术方案，所述线缆盒、杆体、样品端轴线同轴。

5、作为优选的技术方案，所述样品端包括转接件、末端主体、光纤保护底座，所述转接件与光纤保护底座能够围合固定形成一个与末端主体相适配的固定槽，所述末端主体固定连接在该固定槽内，所述输入光路和输出光路均位于末端主体内。

6、作为优选的技术方案，所述末端主体内开设有镜筒和光纤通路，其分别形成输入光路和输出光路，所述光纤聚焦镜组、样品托、光纤收集耦合镜组均位于镜筒内，所述镜筒内开设有与样品托相适配的容置槽，且样品托与容置槽为插拔连接。

7、作为优选的技术方案，所述线缆盒包括线缆盒压圈、线缆盒盖、线缆盒体，所述线缆盒体顶部设有线缆盒压圈、线缆盒盖，所述线缆盒压圈通过螺栓与线缆盒盖、线缆盒体连接紧固。

8、作为优选的技术方案，所述线缆盒体顶部设有凹槽，所述凹槽内设有密封圈，所述密封圈位于线缆盒盖与凹槽之间，且通过线缆盒压圈、螺栓与线缆盒体连接紧固，所述线缆盒盖上还设有电学插口和光纤接口，所述电学插口和光纤接口均与线缆盒盖为密封固定。

9、作为优选的技术方案，所述杆体与线缆盒能够连通，所述杆体为中空结构，且杆体上开设有第一透气孔。

10、作为优选的技术方案，所述末端主体上固定连接有温度传感器，所述转接件上设有加热套。

11、作为优选的技术方案，所述光纤聚焦镜组中消色差双凹透镜设置有两个。

12、本发明的优点在于：

13、(1)本发明中，通过在样品端的输入光路内设置对称式的光纤聚焦镜组以及光纤收集耦合镜组，并使其与光纤结合，并采用消色差透镜与非球面的组合，实现对光束的高效聚焦和对于信号光的高效率收集，提高了对光束的收光效率。

14、(2)本发明中，通过将起偏偏振片托、样品托、检偏振片托与输入光路设置为可拆卸连接，能够在低温强磁场下根据需求实现多功能测量，即通过拆装起偏偏振片托和检偏振片托实现透射式光谱测量和样品的法拉第旋光效应测量。

15、(3)本发明中，将线缆盒、杆体、样品端进行同轴设置，并将入射光纤、接收光纤、光纤聚焦镜组、光纤收集耦合镜组、样品托、偏振片托等集成在一体化刚体的末端主体上，能够有效减少因为磁体运行震动引起的信号不稳定，提高了装置的稳定性。

16、(4)本发明中，通过在线缆盒盖与线缆盒体顶部之间设置密封橡胶圈、电学接口、光纤接口均与线缆盒盖密封固定，能够提高样品杆内的真空度，通过在杆身上开设第一透气孔、线缆盒与杆体通过第二通气孔连通，能够保证抽真空的速率。

17、(5)本发明中，通过在样品端集成有温度传感器和筒型加热套，便于对样品附近的温度进行检测和控制，提高了样品处温度的准确性。

技术特征：

1.一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，包括依次相连的线缆盒(1)、杆体(2)、样品端(3)，其特征在于，光纤自线缆盒(1)经杆体(2)延伸至样品端(3)内，所述样品端(3)内设有输入光路和输出光路，所述输入光路通过接收光纤(46)与输入光路相连，光信号沿光纤进入输入光路经过接收光纤(46)并由输出光路输出，所述接收光纤(46)为u型设置，所述输入光路内依次设有光纤聚焦镜组(43)、样品托(36)、光纤收集耦合镜组(44)，所述光纤聚焦镜组(43)、光纤收集耦合镜组(44)关于样品托(36)对称设置，所述光纤聚焦镜组(43)包括沿输入光路设置的消色差双凹透镜和非球面聚焦镜，所述光纤收集耦合镜组(44)与光纤聚焦镜组(43)结构相同。

2.根据权利要求1所述的一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，其特征在于，所述样品托(36)上游和下游分别设有起偏偏振片托(35)和检偏振片托(37)，所述输入光路与起偏偏振片托(35)、样品托(36)、检偏振片托(37)均为可拆卸连接。

3.根据权利要求1所述的一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，其特征在于，所述线缆盒(1)、杆体(2)、样品端(3)轴线同轴。

4.根据权利要求1所述的一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，其特征在于，所述样品端(3)包括转接件(33)、末端主体(34)、光纤保护底座(38)，所述转接件(33)与光纤保护底座(38)能够围合固定形成一个与末端主体(34)相适配的固定槽，所述末端主体(34)固定连接在该固定槽内，所述输入光路和输出光路均位于末端主体(34)内。

5.根据权利要求4所述的一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，其特征在于，所述末端主体(34)内开设有镜筒和光纤通路(47)，其分别形成输入光路和输出光路，所述光纤聚焦镜组(43)、样品托(36)、光纤收集耦合镜组(44)均位于镜筒内，所述镜筒内开设有与样品托(36)相适配的容置槽，且样品托(36)与容置槽为插拔连接。

6.根据权利要求1所述的一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，其特征在于，所述线缆盒(1)包括线缆盒压圈(13)、线缆盒盖(14)、线缆盒体(15)，所述线缆盒体(15)顶部设有线缆盒压圈(13)、线缆盒盖(14)，所述线缆盒压圈(13)通过螺栓与线缆盒盖(14)、线缆盒体(15)连接紧固。

7.根据权利要求6所述的一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，其特征在于，所述线缆盒体(15)顶部设有凹槽(17)，所述凹槽(17)内设有密封圈，所述密封圈位于线缆盒盖(14)与凹槽(17)之间，且通过线缆盒压圈(13)、螺栓与线缆盒体(15)连接紧固，所述线缆盒盖(14)上还设有电学插口(11)和光纤接口，所述电学插口(11)和光纤接口均与线缆盒盖(14)为密封固定。

8.根据权利要求1所述的一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，其特征在于，所述杆体(2)与线缆盒(1)能够连通，所述杆体(2)为中空结构，且杆体(2)上开设有第一透气孔(21)。

9.根据权利要求4所述的一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，其特征在于，所述末端主体(34)上固定连接有温度传感器(32)，所述转接件(33)上设有加热套(31)。

10.根据权利要求1所述的一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，其特征在于，所述光纤聚焦镜组(43)中消色差双凹透镜设置有两个。

技术总结本发明公开了一种对称聚焦透射式光学测量集成样品杆，包括依次相连的线缆盒、杆体、样品端，光纤自线缆盒经杆体延伸至样品端内，所述样品端内设有输入光路和输出光路，所述输入光路通过接收光纤与输入光路相连，光信号沿光纤进入输入光路经过接收光纤并由输出光路输出，所述接收光纤为U型设置，所述输入光路内依次设有光纤聚焦镜组、样品托、光纤收集耦合镜组。本发明中，通过在样品端的输入光路内设置对称式的光纤聚焦镜组以及光纤收集耦合镜组，并使其与光纤结合，并采用消色差透镜与非球面的组合，实现对光束的高效聚焦和对于信号光的高效率收集，提高了对光束的收光效率。技术研发人员：盛志高,张新春,刘鑫宇,公冶晓庆,王金生受保护的技术使用者：中国科学院合肥物质科学研究院技术研发日：技术公布日：2024/9/17