Shanghai Optics and Precision Machinery Institute of Precision Machinery (SIPM) edistyy antiresonanssissa onttoytimisessä kuitu-Raman-koettimessa matalalla taustamelulla

Äskettäin tutkimusryhmä Special Glass and Fiber Research Centeristä, kehittyneiden laser- ja optoelektronisten funktionaalisten materiaalien osastosta, Shanghain optiikan ja tarkkuuskoneiden instituutista, Kiinan tiedeakatemia (SIPM) on edistynyt Raman-anturien alalla matalan taustan vuoksi. melua käyttämällä kahta tyyppiä itsekehitettyä kaksikerroksista antiresonanssia onttoytimistä kuituja (AR-HCF), jotka on suunniteltu ja valmistettu itse. ydinkuidut (AR-HCF:t) ja ulkoiset optiset moduulit laajentavat kaupallisen Renishaw Invian konfokaalimikroskooppisen Raman-spektrometrin toimintoja ja lisäävät in situ -tunnistusta. Tulokset on tiivistetty seuraavasti: "In situ -taustaton Raman-anturi, jossa käytetään kaksinkertaista päällystettä. Tulokset julkaistiin Biomedical Optics Expressissä otsikolla "In situ -taustaton Raman-koetin, jossa käytetään kaksinkertaisia ​​anti-resonoivia onttoja ydinkuituja ".
Perinteisiä kvartsi-umpiytimisoptisia kuituja käytetään laajalti Raman-ilmaisun antureina, koska ne ovat ihanteellisia välineitä optisille signaaleille pienen häviön ja laajan lähetysikkunan ansiosta. Sen sovellus, vaikka se voi olla vapaa näytteen muodon, koon ja sijainnin rajoituksista, sen oma kvartsilasimateriaali on vuorovaikutuksessa pumppulaserin kanssa ja tuottaa erittäin vahvan taustakohinasignaalin, joka pyrkii peittämään näytteen Raman-spektriinformaation. testattava. Aiemmissa tutkimusraporteissa valtavirran ratkaisuna on ollut käyttää monikuitusondia, joka käyttää erilaisia ​​kuituja johtamaan viritysvaloa ja keräämään signaalivaloa. Tämä ratkaisu edellyttää kuitenkin myös optisten komponenttien, kuten suodattimien, lisäämistä optisen kuidun distaaliseen päähän, mikä ei ainoastaan ​​vähennä signaalin keräystehokkuutta, vaan myös lisää anturin kokoa.
Tutkijat valmistivat pinoa ja vedä -menetelmällä kaksi erilaista kaksoispäällysteistä AR-HCF:ää, joiden poikkileikkaukset on esitetty kuvassa 1. Molemmat voivat rajoittaa laservalon johdettavaksi pääasiassa onttoon ytimeen, mikä suuresti vähentää valokentän päällekkäisyyttä itse kuidun kvartsimateriaalin kanssa ja vaimentaa siten suuresti kvartsitaustakohinaa. Suorituskykytestauksen jälkeen kaksi kuituanturia pystyvät vaimentamaan noin kaksi suuruusluokkaa kvartsitaustakohinaa verrattuna perinteisiin solid-core-kvartsikuituihin. Molemmat AR-HCF:t on suunniteltu erityisesti saavuttamaan pieni häviö näkyvällä ja lähi-infrapunakaistalla, ja niillä on suuri numeerinen aukko (numeerinen aukko, NA) ulkokuoressa (ulomman kuoren NA on suurempi kuin {{8} }.2, mikä on noin kymmenen kertaa kuituytimen). Tälle työlle on tunnusomaista vain yhden optisen kuidun käyttö anturina Raman-ilmaisua varten ja erityisesti suunnitellun ulkoisen optisen polun moduulin käyttö koettimen toteuttamiseksi yhdessä kaupallisesti saatavan Renishaw Invia konfokaalisen mikro-Raman-spektrometrin kanssa. Kuvassa 2. Moduuli on kytketty spektrometrin alkuperäiseen objektiivilinssiliitäntään, joka voi kytkeä sisäisesti emittoidun viritysvalon AR-HCF:iin ja lähettää myös kuituoptisen anturin keräämän Raman-signaalin takaisin spektrometri havaitsemiseen ja analysointiin. Se voi myös laajentaa in situ -ilmaisun toimintoaan samalla kun se toistaa instrumentin korkean tunnistustarkkuuden ominaisuuksia. Järjestelmän toteutettavuus varmistetaan myös havaitsemalla joitakin kiinteitä ja nestemäisiä näytteitä anturin avulla, kuten ABS-muovin in situ -detektio, kuten kuvassa 3. Tuloksilla odotetaan olevan laajempia käyttömahdollisuuksia ympäristön seurannassa. , biolääketieteen ja muilla aloilla.

Kuva 1 Elektronimikroskoopin päätypinnan valokuvat kahdesta antiresonanssista onttoytimestä optisesta kuidusta on esitetty (a) ja (b) vastaavasti, kun taas (c) ja (d) esittävät kuvia kahdesta, joka on otettu taustavalolla vastaavasti optinen mikroskooppi.

Kuva 2 Kaaviokaavio Raman-tunnistusjärjestelmän optisesta polusta.

Kuva 3 Kuvat (a) ja (b) esittävät Raman-spektrituloksia kahdesta antiresonanssista onttoytimistä optisista kuiduista, joita käytetään antureina ABS-muovien havaitsemiseen, missä oranssi käyrä saadaan anturin mittaamasta näytteestä. , sininen käyrä on itse koettimen taustasignaali ja keltainen käyrä on spektrit, jotka on saatu näytteestä mitattuna Renishaw Invia konfokaalimikroskoopilla Raman-spektrometrillä suoraan.