阅读说明：本技术 一种新型环形平凹面镜光学多通吸收池 (Novel annular flat concave mirror optical multi-pass absorption pool ) 是由 曹亚南 程刚 田兴 张希军 孙军红 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及光学探测领域,具体的说是所述一种新型环形平凹面镜光学多通吸收池,包括包括带有进气孔和出气孔的环形光学多通池吸收池体,以及置于多通吸收池池体的镀有高反射膜的平凹面镜。特别是第一平凹面镜、第二平面反射镜与第三平凹面镜分别与多通池吸收池体的三端密闭连接,形成光线闭环回路。第一平面反射镜带有入射光孔,第二平面反射镜带有出射光孔。环形光学多通池结构紧凑,极大的提升了光程,提高吸收池探测灵敏度。可以广泛地应用于大气痕量气体的检测。(The invention relates to the field of optical detection, in particular to a novel annular plano-concave mirror optical multi-pass absorption cell, which comprises an annular optical multi-pass cell absorption cell body with an air inlet hole and an air outlet hole, and a plano-concave mirror which is arranged in the multi-pass absorption cell body and is plated with a high reflection film. In particular, the first flat concave mirror, the second flat concave mirror and the third flat concave mirror are respectively connected with the three ends of the multi-pass tank absorption tank body in a sealing way to form a light closed loop. The first plane reflector is provided with an incident light hole, and the second plane reflector is provided with an emergent light hole. The annular optical multi-pass cell has a compact structure, greatly improves the optical path and improves the detection sensitivity of the absorption cell. Can be widely applied to the detection of atmospheric trace gas.)

一种新型环形平凹面镜光学多通吸收池

技术领域

本发明涉及光学探测领域，具体的说是一种新型环形平凹面镜光学多通吸收池。

背景技术

光学多通吸收池作为一种高灵敏度光学仪器，在激光光学、高分辨激光吸收光谱学获得广泛应用，光线在多通池紧凑的体积内多次反射形成稳定的光场分布实现长光程，以此提高探测的灵敏度与检测极限。目前，常见的光学多通池如欧洲发明专利申请EP2375237AI于2011年10月12日公开的一种采用球面反射镜的Herriot多通吸收池及办法。该发明专利申请文件提及的多通吸收池由带进气孔、出气孔的吸收池体，以及位于吸收池体两端的平凹面镜构成，其中，两个平凹面镜的凹面相向放置，平凹面镜凹面上镀有反射膜，平凹面镜的边缘透光孔；探测时，通过调节两个平凹面镜的间距与倾角，实现光线不同反射次数，得到不同的吸收光程。这种光学多通吸收池虽然可以实现长吸收光程，却存在着不足之处：当吸收池的腔长一定时，由于激光光斑间的干涉效应，有效光程也趋向于定值，为了获取更好的光程，只能增加腔长或者反射镜尺寸，但是这样会极大的增加光学多通池的体积、重量和成本。这些不利的因素限制了光学多通池的应用，因此，针对上述问题提出一种新型环形平凹面镜光学多通吸收池。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明提供了一种新型环形平凹面镜光学多通吸收池。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型环形平凹面镜光学多通吸收池，包括多通吸收池池体，所述多通吸收池池体上安装有第一平凹面镜、第二平凹面镜与第三平凹面镜，且所述第一平凹面镜、第二平凹面镜与第三平凹面镜构成光线环形闭环回路；所述多通吸收池池体上设有进气孔和出气孔；所述第一平凹面镜上设有入射光孔，所述第二平凹面镜上设有出射光孔。

具体的，所述第一平凹面镜、第二平凹面镜、第三平凹面镜，平凹面镜镜片之间的夹角均为60°。

具体的，所述激光束射向入射光孔，通过第一平凹面镜的入射光孔进入吸收池体，然后经过第二平凹面镜反射，入射到第三平凹面镜上再次反射到第一平凹面镜上，激光束在折叠腔内多次反射，形成稳定的光场分布，最后从出射孔射出。

本发明的有益效果：

(1)本发明相对于传统的多通池，光线在吸收池池体内，来回多次反射形成闭环回路，相对于同等腔长的两平凹面镜光学多通池，环形光学多通池光程提升了1.5倍左右，提高了探测的灵敏度。

(2)本发明相对于传统的多通池，由于环形平凹面镜光学多通池腔模式的非对称性，相对于传统的多通池，环形多通池腔模式噪声很小，以利于提高探测的灵敏度。

(3)本发明相对于传统的多通池，多元件多通池的热透镜效应，相对于传统的多通池，环形多通池腔热稳定性有了很大的提高，有利于拓展光学多通池的应用范围。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明提供的一种新型环形平凹面镜光学多通吸收池的一种较佳实施例的结构示意图；

图2为图1所示的整体结构示意图；

图3为图1所示的整体结构仰视图；

图4为本发明第一平凹面镜的光斑分布示意图；

图5为本发明第二平凹面镜的光斑分布示意图；

图6为本发明第三平凹面镜的光斑分布示意图。

图中：1、进气孔，2、出气孔，3、多通吸收池池体，4、第一平凹面镜，5、第二平凹面镜，6、第三平凹面镜，7、入射光孔，8、出射光孔。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-图6所示，本发明所述的一种新型环形平凹面镜光学多通吸收池，包括多通吸收池池体3，所述多通吸收池池体3上安装有第一平凹面镜4、第二平凹面镜5与第三平凹面镜6，且所述第一平凹面镜4、第二平凹面镜5与第三平凹面镜6构成光线环形闭环回路；所述多通吸收池池体3上设有进气孔1和出气孔2；所述第一平凹面镜4上设有入射光孔7，所述第二平凹面镜5上设有出射光孔8。

具体的，所述第一平凹面镜4、第二平凹面镜5、第三平凹面镜6，平凹面镜镜片之间的夹角均为60°。

具体的，所述激光束射向入射光孔7，通过第一平凹面镜4的入射光孔7进入吸收池体，然后经过第二平凹面镜5反射，入射到第三平凹面镜6上再次反射到第一平凹面镜4上，激光束在折叠腔内多次反射，形成稳定的光场分布，最后从出射孔8射出。

在使用时，由进气孔1和出气孔2通入待测气体后。使激光束射向入射光孔7，该激光束通过第一平凹面镜4入射孔7进入吸收池体，然后经过第二平凹面镜5反射，入射到第三平凹面镜6上再次反射到第一凹面镜4上，激光束多次反射，在吸收池体内形成稳定的光场分布如图4，5,6所示，同时实现长吸收光程。在平凹面镜以形成如图或者近似图5，6的激光光斑分布。最后，携带待测目标气体吸收信息的激光束从第二镜面镜4光出射孔8射出，从而实现了环形平凹面镜多通吸收池对于有效吸收光程的增加。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。