基于阵列波导光栅(AWG)的便携式拉曼光谱仪的系统研究-测试计量技术与仪器专业论文.docx

厦门大学学位论文著作权使用声明一本人同意厦门大学根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》等规定保留和使用此学位论文，并向主管部门或其指定机构送交学位论文(包括纸质版和电子版)，允许学位论文进入厦f1A学图书馆及其数据库被查阅、借阅。本人同意厦门大学将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。本学位论文属于：()1．经厦f1A学必威体育官网网址委员会审查核定的必威体育官网网址学位论文，于年月日解密，解密后适用上述授权。t(√)2．不必威体育官网网址，适用上述授权。(请在以上相应括号内打“√”或填上相应内容。必威体育官网网址学位论文应是已经厦门大学必威体育官网网址委员会审定过的学位论文，未经厦门大学必威体育官网网址委员会审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用上述授权。)声明人(签名)：Z缘玩沙／二年歹月砂多日万方数据摘要摘要拉曼光谱分析技术是一种非常重要的鉴定物质成分的技术，可通过分析拉曼特征光谱来检测出该物质所含有的成分。随着食品安全、环境卫生等问题的日益凸显，拉曼光谱仪利用拉曼光谱分析技术以其简便、快速等优点逐渐被应用市场认可。传统的拉曼光谱仪往往具有体积庞大、价格昂贵等缺点，不能满足现场检测的需求，这严重阻碍了拉曼技术在民生方面的推广和应用。因此，小型化、低成本、高可靠性能的便携式拉曼光谱仪有望成为一种新型的现场快速检测仪器。如何使拉曼光谱仪的体积、成本减小并保持提高其性能是本文主要研究的工作内容，在保证仪器的高分辨率和灵敏度前提下，采用新原理、新技术设计出一款小体积、低成本的基于阵列波导光栅(AWG)芯片的便携式拉曼光谱仪。本文主要介绍基于AWG的便携式拉曼光谱仪的设计方法，研究内容主要包括：1．将AWG芯片、光电探测器(PD)阵列及光纤对准装配为一个独立的插件。为了提高对准的可靠性和准确性，构建了专业对准装置，采用了边测试边对准的方法；2．控制电路系统的设计和制作。主要功能包括低噪声积分放大及A／D转换，半导体激光器的控制，与上位机的通信，测试参数的设置；3．软件设计，主要涉及到两部分，第一是在控制电路系统的基础上采用C语言设计底层软件用以实现各硬件模块的功能，第二是采用C#完成上位机软件的设计，用以实现PC端对光谱仪的控制；4．壳体结构设计，用于保证光谱仪性能的稳定，合理利用空间。最终得到的基于AWG的便携式拉曼光谱仪尺寸为140×100×40mm3，重量为600g，激光器的激发波长是785nm，输出功率最大为500mW，且可调。测试积分时间可在10ms一10S间设置，测试拉曼信号波长范围是800—1000nm。使用本文中设计的光谱仪对孔雀石绿进行测试，获得的孔雀石绿特征峰的信噪比大约为35：1。关键词：便携式拉曼光谱仪：AWG芯片；系统设计万方数据AbstractAbstractRamanspectroscopyisapowerfultoolfortheidentificationofchemical．Withthegrowingdemandsoffoodsafetyandenvironmentmonitoring,Ramanspectrometersareusedmoreandmorewidelywiththeadvantagesofsimpleoperation，fastdetectionandthecapacityofdetectingmultiplemoleculesatasingletest．ThetraditionalRamanspectrometerisbulkyandexpensive，Can’tmeettheneedforon-siteorreal-timedetection．TheseissueshaveseriouslyhinderedthepromotionandapplicationofRamanspectroscopyiIldailylife．Therefore，alowcostandhighreliabilityportableRamanspectrometerisi11demand．AportableRamanspectrometerbasedonarraywaveguidegratingwasdesignedandpreparediIlthisthesis．Themaincontrmutionsinclude：1．ThesystemicdesignofAWGportableRamanspectrometer．TheproposedportableRamanspectrometerincludesaRamanprober,alasermoduleandanAWGspectrometer．WhiletheAWGspectrome