光纤耦合拉曼光谱仪光路结构与检测原理解析

更新时间：2026-05-19

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　　光纤耦合拉曼光谱仪将激发光与散射光均通过光纤传输，实现了光源、样品与光谱仪的空间分离，特别适合在线检测与原位分析。其核心在于"光纤传光+共聚焦收光+光栅分光"三段式光路架构。

　　光路结构：三段式传输

　　第一段：激发光路。激光器（常用785nm或532nm）输出的单色光经耦合透镜注入激发光纤，通过光纤传输至拉曼探头。探头内透镜将光束聚焦至样品表面，形成1～2μm级光斑，功率密度可达kW/cm²量级，确保足够的拉曼激发效率。

　　第二段：散射光收集。探头采用与激发光纤同轴或旁轴排列的收集光纤，以90°或180°背散射几何收集拉曼信号。共聚焦针孔置于收集光路焦点处，仅允许样品微区的散射光通过，有效排除离焦背景，空间分辨率达1μm级。

　　第三段：分光与探测。收集光纤将拉曼信号导入光谱仪，首先经陷波滤波器（NotchFilter）滤除强度高出拉曼信号10⁶～10¹⁰倍的瑞利散射光，再由全息光栅色散分光，最终由深制冷CCD探测器将光信号转为电信号，完成光谱采集。

　　检测原理：拉曼位移即指纹

　　激光照射样品后，约千万分之一的光子发生非弹性散射——拉曼散射。散射光频率相对于入射光产生偏移（拉曼位移，单位cm⁻¹），该偏移量等于分子振动/转动能级差，与入射光波长无关，仅取决于分子结构。斯托克斯线（频率降低）为主要检测对象，其频率偏移量构成物质的"光谱指纹"，结合数据库比对即可实现定性定量分析。

　　一句话：光纤传光实现远程灵活检测，陷波滤波剔除瑞利干扰，光栅分光提取拉曼位移——三者协同，让"分子指纹"精准可读。