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1、10申请公布号CN102004283A43申请公布日20110406CN102004283ACN102004283A21申请号200910091958522申请日20090902G02B6/26200601G02B17/06200601G01N21/2720060171申请人中国科学院半导体研究所地址100083北京市海淀区清华东路甲35号72发明人薛力芳李芳刘育梁74专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人汤保平54发明名称光纤耦合怀特腔57摘要一种光纤耦合怀特腔，包括一刚性平面底座；一小凹面镜调节架固定在底座上面的一侧，该小凹面镜调节架的内侧中间有一圆形小凹槽，在圆形小凹槽。
2、直径以外的上下对称部位开有两个圆形通孔，两个圆形通孔中心位于圆形小凹槽直径的延长线上；一小凹面镜镶嵌在小凹面镜调节架的小凹槽内；一上光纤准直镜及一下光纤准直镜，分别位于小凹面镜调节架的圆形通孔内；一平移台与小凹面镜调节架相对，固定在底座上面的另一侧，与小凹面镜调节架相对；一大凹面镜调节架固定位于平移台之上，其内侧中间有一圆形凹槽；一大凹面镜镶嵌在大凹面镜调节架的圆形凹槽内；一不锈钢网外罩罩扣在小凹面镜调节架和大凹面镜调节架之外，与底座固定。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图1页CN102004296A1/1页21一种光纤耦合怀特腔，包括一。
3、刚性平面底座；一小凹面镜调节架，该小凹面镜调节架固定在底座上面的一侧，该小凹面镜调节架的内侧中间有一圆形小凹槽，在圆形小凹槽直径以外的上下对称部位开有两个圆形通孔，两个圆形通孔中心位于圆形小凹槽直径的延长线上；一小凹面镜，该小凹面镜镶嵌在小凹面镜调节架的小凹槽内；一上光纤准直镜及一下光纤准直镜，该上下光纤准直镜分别位于小凹面镜调节架的圆形通孔内；一平移台；该平移台与小凹面镜调节架相对，固定在底座上面的另一侧，与小凹面镜调节架相对；一大凹面镜调节架，该大凹面镜调节架固定位于平移台之上，该大凹面镜调节架的内侧中间有一圆形凹槽；一大凹面镜，该大凹面镜镶嵌在大凹面镜调节架的圆形凹槽内；一不锈钢网外罩，。
4、该不锈钢网外罩罩扣在小凹面镜调节架和大凹面镜调节架之外，与底座固定；该光纤耦合怀特腔主要是通过大小凹面镜光路的多次反射，以增大光程。2根据权利要求1所述的光纤耦合怀特腔，其中大凹面镜的直径大于小凹面镜调节架上的两个圆形通孔的外边缘的间距。3根据权利要求1或2所述的光纤耦合怀特腔，其中该大小凹面镜的直径分别是50MM和25MM。4根据权利要求1或2所述的光纤耦合怀特腔，其中大小凹面镜的中心位于同一主轴上，且焦距相同，焦距为50MM。5根据权利要求1或2所述的光纤耦合怀特腔，其中大小凹面镜的间距与焦距相同，间距为50MM。6根据权利要求1或2所述的光纤耦合怀特腔，其中大小凹面镜采用的是镀金膜，以使。
5、大小凹面镜在整个近红外波段都具有高反射的特性。7根据权利要求1所述的光纤耦合怀特腔，其中上下光纤准直镜的工作距离是200MM，即光在怀特腔中传输的光程，上下光纤准直镜的的工作波长是1550NM，与通讯波段相符，以减小器件的损耗。8根据权利要求1所述的光纤耦合怀特腔，其中上下光纤准直镜的间距小于大凹面镜的直径，以使上下光纤准直镜输出的光能入射到大凹面镜上，并且使光路在主轴附近以满足傍轴条件。9根据权利要求1所述的光纤耦合怀特腔，其中在平移台上有一平移旋纽，用于调整大小凹面镜调节架的间距。10根据权利要求1所述的光纤耦合怀特腔，其中在大凹面镜调节架背面的上下部位安装有两个俯仰旋纽，用于调整大凹面镜。
6、的俯仰角度，以使大小凹面镜平行。权利要求书CN102004283ACN102004296A1/3页3光纤耦合怀特腔技术领域0001本发明涉及一种光纤耦合怀特腔，尤其设计一种可直接用于光纤气体探测系统以增加气体吸收光程，从而提高探测精度的光纤耦合怀特腔。背景技术0002目前，光纤探测系统已部分实现实用化和批量生产，并向新型探测方向发展，基于光谱吸收技术的气体探测系统正是其重要的发展方向之一。由光谱吸收技术的原理可知，光通过气室的光程越长，探测的灵敏度就越高，而怀特腔的结构正是可将气体吸收光程有效的提高。0003现有的怀特腔都是基于空间耦合的结构，可分为反射式和透射式两种耦合方式。反射式结构是通过。
7、离轴抛物镜将入射光耦合到怀特腔中进行气体吸收检测，经过怀特腔的出射光通过另一个离轴抛物镜聚焦到光电探测器件上进行数据的分析处理。而透射式的结构是利用小凸透镜代替离轴抛物镜实现光耦合。0004综合以上两种耦合方式的怀特腔，可知空间耦合怀特腔具有很多弊端，比如空间光学器件与光纤之间的耦合要求精度较高，性能不稳定，损耗较大，不易便携等，因此现有的空间耦合怀特腔不论是结构上还是性能上都不利于在光纤探测系统中使用。本发明可实现光纤耦合的结构，即将空间耦合的怀特腔改进为光纤耦合的怀特腔，克服了空间耦合结构的种种弊端，可方便的用于光纤探测系统中，同时还做了防尘封装，便于在探测现场便携使用。发明内容0005为。
8、了克服现有的空间耦合怀特腔的损耗大、性能不稳定等缺点设计了光纤耦合的怀特腔。此新型结构的怀特腔的入射和出射光都是使用光纤准直镜来实现的，减小了整体器件的损耗，同时光路的调节更为简易，从而，器件的使用更为方便，稳定性也大大的提高了。0006本发明使用了光纤准直镜，实现了光纤与空间光学器件之间的耦合；光路调节的实现，在光路中只需调节大凹面镜的俯仰和两个凹面镜之间的距离即可，结构简单，易于操作；使用了不锈钢网以防止外界灰尘的进入而使器件性能的下降。0007本发明提供一种光纤耦合怀特腔，包括0008一刚性平面底座；0009一小凹面镜调节架，该小凹面镜调节架固定在底座上面的一侧，该小凹面镜调节架的内侧中。
9、间有一圆形小凹槽，在圆形小凹槽直径以外的上下对称部位开有两个圆形通孔，两个圆形通孔中心位于圆形小凹槽直径的延长线上；0010一小凹面镜，该小凹面镜镶嵌在小凹面镜调节架的小凹槽内；0011一上光纤准直镜及一下光纤准直镜，该上下光纤准直镜分别位于小凹面镜调节架的圆形通孔内；说明书CN102004283ACN102004296A2/3页40012一平移台；该平移台与小凹面镜调节架相对，固定在底座上面的另一侧，与小凹面镜调节架相对；0013一大凹面镜调节架，该大凹面镜调节架固定位于平移台之上，该大凹面镜调节架的内侧中间有一圆形凹槽；0014一大凹面镜，该大凹面镜镶嵌在大凹面镜调节架的圆形凹槽内；001。
10、5一不锈钢网外罩，该不锈钢网外罩罩扣在小凹面镜调节架和大凹面镜调节架之外，与底座固定；0016该光纤耦合怀特腔主要是通过大小凹面镜光路的多次反射，以增大光程。0017其中大凹面镜的直径大于小凹面镜调节架上的两个圆形通孔的外边缘的间距。0018其中该大小凹面镜的直径分别是50MM和25MM。0019其中大小凹面镜的中心位于同一主轴上，且焦距相同，焦距为50MM。0020其中大小凹面镜的间距与焦距相同，间距为50MM。0021其中大小凹面镜采用的是镀金膜，以使大小凹面镜在整个近红外波段都具有高反射的特性。0022其中上下光纤准直镜的工作距离是200MM，即光在怀特腔中传输的光程，上下光纤准直镜的的。
11、工作波长是1550NM，与通讯波段相符，以减小器件的损耗。0023其中上下光纤准直镜的间距小于大凹面镜的直径，以使上下光纤准直镜输出的光能入射到大凹面镜上，并且使光路在主轴附近以满足傍轴条件。0024其中在平移台上有一平移旋纽，用于调整大小凹面镜调节架的间距。0025其中在大凹面镜调节架背面的上下部位安装有两个俯仰旋纽，用于调整大凹面镜的俯仰角度，以使大小凹面镜平行。0026本发明的有益效果是，可以直接使用在光纤气体探测系统中，在大幅度提高探测灵敏度的同时，具备损耗小、性能稳定、结构简单、易于便携使用等优点。附图说明0027下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，其中0028图1是本发明的光纤。
12、耦合怀特腔的结构示意图。具体实施方式0029请参阅图1所示，本发明提供一种光纤耦合怀特腔，包括0030一刚性平面底座11，即要求底座无弹性形变且保证为平面，可使用小型光学平台进行改制，在有效保证刚性平面的基础上还便于固定各光学器件。0031一小凹面镜调节架3，该小凹面镜调节架3固定在底座11上面的一侧，该小凹面镜调节架3的内侧中间有一圆形小凹槽31，在圆形小凹槽31直径以外的上下对称部位开有两个圆形通孔32，圆形通孔32的中心位于圆形小凹槽31直径的延长线上且圆形通孔32外边缘的间距小于大凹面镜7大凹面镜7在之后提及的直径；圆形小凹槽31和两个圆形通孔32的侧面均有螺纹通孔和螺钉，用以固定器件。
13、；圆形小凹面镜4镶嵌在小凹面镜调节架3的圆形小凹槽31内并由侧面的螺钉固定。0032一上光纤准直镜2及一下光纤准直镜2均与光纤1相连，该上下光纤准直镜2、说明书CN102004283ACN102004296A3/3页52分别位于小凹面镜调节架3的圆形通孔32内并由侧面的螺钉固定；其中上下光纤准直镜2、2的工作距离与光在怀特腔中传输的光程相同，本器件选作200MM；上下光纤准直镜的2、2的工作波长可视工作要求而定，可在通讯的C波段，例如1550NM，也可在基于光谱吸收技术的气体探测所使用的波段，以减小器件的损耗；其中上下光纤准直镜2、2的间距小于大凹面镜7的直径，以使上下光纤准直镜2、2输出的光。
14、能入射到大凹面镜上，并且使光路在主轴附近以满足傍轴条件。0033一平移台9；该平移台9与小凹面镜调节架3相对，固定在底座11上面的另一侧；其中在平移台9上有一平移旋纽10，用于调整大小凹面镜调节架6、3的间距。0034一大凹面镜调节架6，该大凹面镜调节架6固定位于平移台9之上，该大凹面镜调节架6的内侧中间有一圆形凹槽61；在圆形凹槽61的侧面安装有螺纹通孔和螺钉，用以固定器件；大凹面镜7镶嵌在大凹面镜调节架6的圆形凹槽61内并由螺钉固定；在大凹面镜调节架6背面的上下部位安装有两个俯仰旋纽8，用于调整大凹面镜7的俯仰角度，以使大小凹面镜7、4平行。0035大凹面镜7的直径应大于小凹面镜调节架3上。
15、的两个圆形通孔32的外边缘的间距，要求大小凹面镜7、4的中心位于同一主轴上，且焦距相同，大小凹面镜7、4的间距与焦距相同；在器件中大小凹面镜7、4的直径分别取为50MM和25MM，焦距为50MM，大小凹面镜7、4的间距为50MM。0036大小凹面镜7、4需镀在使用光波波段的高反射膜，器件中采用的是镀金膜，以使大小凹面镜7、4在整个近红外波段都具有高反射的特性，可减小整体器件的损耗。0037一不锈钢网外罩12，该不锈钢网外罩12罩扣在小凹面镜调节架3和大凹面镜调节架6之外，与底座11固定，以防止外界灰尘的进入导致整体器件性能的下降，不锈钢网的密度可视使用环境的差异而调整。0038该光纤耦合怀特腔主要是通过大小凹面镜7、4实现光路的多次反射，以增大光程。0039虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求范围所界定的为准。说明书CN102004283ACN102004296A1/1页6图1说明书附图CN102004283A。