六波长现场物证激光探测仪

摘要

本发明公开了一种六波长现场物证激光探测仪，其特点是，包括：两组激光生成系统和一个单一激光输出通道；两组激光生成系统中，其中一组激光生成系统包括一第一激光发射模块、以及设置在第一激光发射模块输出侧的第一波长生成光路、第二波长生成光路、第三波长生成光路；另一组激光生成系统包括一第二激光发射模块、以及设置在第二激光发射模块输出侧的第四波长生成光路、第五波长生成光路、第六波长生成光路。六个波长生成光路输出的激光通过多个反射镜汇集到一个单一激光输出通道输出。实现了涵盖物证探测的主要波段六波长集成，最大限度地满足刑事科学技术中现场勘验过程中不同痕迹不同波长探照的需求，具有结构紧凑、性能稳定、操作方便、转换效率高等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用光学倍频及和频技术实现涵盖现场物证探测所需主要激光波段、应用于现场物证探测的六波长现场物证激光探测仪。

背景技术

公安部门在对犯罪嫌疑人的个人生物样本信息进行有效甄别的过程中，往往将潜在指印的显现和提取作为寻找诉讼证据的最重要的环节之一。目前显现痕迹的方法有很多种，主要分为物理方法、化学方法和光学方法三大类。其中物理方法包括502胶熏显、粉末刷显、碘熏显、物理显影液显现、小粒子悬浮液显现、真空金属镀膜显现和染料染色法。化学方法主要包括茚三酮显现、DFO显现和硝酸银显现方法。光学方法涵盖了反射、透射、光致发光成像和拉曼散射。光学方法主要的特征是利用不同物质在紫外、可见光和红外的吸收和反射特性的不同显现痕迹的一种非接触式无损显现的方法。在现场勘验和潜在痕迹显现的光学技术中，为了提高潜在痕迹的显现率，需要进行光学多频段探测。

激光技术在痕迹物证方面的应用始于1977年Menzel等人在法庭科学杂志上的报道，他们首次将氩离子激光器用于显现指印。在刑事科学技术领域，由于光学方法的无损性，利用其显现及提取痕迹物证近年来备受关注。现有技术中，在蓝绿波段，虽然激光器的功率被不断加大，但由于激光波段和潜在汗液指印的吸收波段不能很好匹配，因此在显现潜在汗液指印等生物样本的固有荧光方面效果仍然不理想，往往需要利用一些专门的溶剂、粉末进行荧光预处理，但荧光处理的结果会污染检材。所以针对现场勘验需求为主的多个常用激光波段的集成光源在刑事科学技术应用中显得尤为重要。

中国专利公开号CN102280807A（公开日2011-12-14）记载了一种医用多波长激光器，由基频光通过调制器产生所需波长的激光，采用了选择性反射镜及全反镜构成谐振腔，结构紧凑。其包括半导体侧面Nd:YAG激光模块、全反射镜、部分反射镜、45°反射镜、分光镜、激光倍频器、声光调制器、液光开关以及光闸组成。基本特点是：当液光开关以及光闸开启时，形成1064nm“Z”型激光谐振腔；当液光开关关闭而光闸开启时，形成532nm激光输出谐振腔，当光闸关闭时，形成1320nm和660nm激光波段谐振腔，输出的激光经过双色镜分别输出。其中，液光开关是由两个直角棱镜斜面相对并通过连接条固定连接成直角棱镜的组件，改变斜面通道间的介质从而达到调节光出射方向的目的。描述的多波段激光器的波长和功率分别为1320nm（90W）、1064nm(212W)、660nm(18W)、532nm(120W)四个波段，其利用液光开关及光闸来选择和调整波段。但是该医用激光器存在以下的缺点：

1、只有四个波段，涵盖的面有限；

2、各波段只能从各自的输出通道输出，不能在同一输出通道中输出。因此操作过程复杂，无法在现场勘验中实际应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的多波长激光器存在的不足，而提供的一种能够满足刑事科学技术领域中现场勘验应用的六波长现场物证激光探测仪，具有结构紧凑、性能稳定且操作简便的优点。

本发明采取的技术方案是：六波长现场物证激光探测仪，其特点是，包括：两组激光生成系统和一个单一激光输出通道；两组激光生成系统中，其中一组激光生成系统包括一第一激光发射模块、以及设置在所述第一激光发射模块输出侧的第一波长生成光路、第二波长生成光路、第三波长生成光路；另一组激光生成系统包括一第二激光发射模块、以及设置在所述第二激光发射模块输出侧的第四波长生成光路、第五波长生成光路、第六波长生成光路；所述的第一波长生成光路、第二波长生成光路、第三波长生成光路、第四波长生成光路、第五波长生成光路、以及第六波长生成光路输出的激光通过多个反射镜汇集到一个单一激光输出通道输出。

上述六波长现场物证激光探测仪，其中，所述的第一激光发射模块为一980nm半导体激光器；所述的第二激光发射模块为一808nm半导体激光器。

上述六波长现场物证激光探测仪，其中，

所述的第一波长生成光路由在第一激光发射模块输出侧顺序设置的第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜构成，从所述的单一激光输出通道输出；

所述的第二波长生成光路由在第一激光发射模块输出侧顺序设置的1342nm全反镜、Nd:YVO4晶体、1342nm部分反镜、第一倍频晶体、第六反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜构成，从所述的单一激光输出通道输出；

所述的第三波长生成光路由在第一激光发射模块输出侧顺序设置的1342nm全反镜、Nd:YVO4晶体、1342nm部分反镜、第一倍频晶体、第二倍频晶体、第七反射镜、第四反射镜、第五反射镜构成，从所述的单一激光输出通道输出；

所述的第四波长生成光路由在第二激光发射模块输出侧顺序设置的1064nm全反镜、Nd:YAG晶体、1342nm部分反镜、第一和频晶体、第九反射镜、第六反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜构成，从所述的单一激光输出通道输出；

所述的第五波长生成光路由在第二激光发射模块输出侧顺序设置的1064nm全反镜、Nd:YAG晶体、1342nm部分反镜、第一和频晶体、第二和频晶体、第十反射镜、第七反射镜、第四反射镜、第五反射镜构成，从所述的单一激光输出通道输出；

所述的第六波长生成光路由在第二激光发射模块输出侧顺序设置的1064nm全反镜、Nd:YAG晶体、1342nm部分反镜、第一和频晶体、第二和频晶体、第三和频晶体、第八反射镜、第五反射镜构成，从所述的单一激光输出通道输出。

上述六波长现场物证激光探测仪，其中，所述的第一倍频晶体和第二倍频晶体均为BBO晶体构成；所述的第一和频晶体、第二和频晶体、第三和频晶体均为BIBO晶体构成。

上述六波长现场物证激光探测仪，其中，所述的第一反射镜是980nm全反镜；所述的第二反射镜是980nm全反镜；所述的第三反射镜的980nm透射532nm、671nm反射镜；所述的第四反射镜的980nm、671nm、532nm透射335nm、447.5nm反射镜；所述的第五反射镜是980nm、671nm、447.5nm、532nm、355nm透射266nm反射镜；所述的第六反射镜是532nm透射671nm反射镜；所述的第七反射镜是355nm透射447.5nm反射镜；所述的第八反射镜是266nm反射镜；所述的第九反射镜是355nm反射镜；所述的第十反射镜是532nm全反镜。

上述六波长现场物证激光探测仪，其中，所述的第一波长生成光路输出980nm波长激光；所述的第二波长生成光路输出671nm波长激光；所述的第三波长生成光路输出447.5nm波长激光；所述的第四波长生成光路输出532nm波长激光；所述的第五波长生成光路输出355nm波长激光；所述的第六波长生成光路输出266nm波长激光。

上述六波长现场物证激光探测仪，其中，所述的980nm波长激光由980nm激光反射模块独立输出得到，通过反射镜反射输出到单一激光输出通道输出；所述的671nm波长激光通过980nm半导体激光器、Nd:YVO4晶体产生1342nm基频光，再通过BBO晶体二倍频，输出得到671nm，再利用反射镜将671nm反射到单一激光输出通道输出；所述的447.5nm波长激光由1342nm与671nm经过晶体BBO晶体二倍频获得，产生的447.5nm经过反射镜反射到单一激光输出通道输出；所述的532nm波长激光由808半导体激光器泵浦Nd:YAG晶体产生基频光1064nm，经过非线性晶体BIBO二倍频输出532nm经过反射镜反射到单一激光输出通道输出；所述的355nm波长激光由1064nm与532nm经过晶体BIBO和频获得，经过反射镜反射到单一激光输出通道输出；所述的266nm波长激光由532nm通过BIBO和频获得，经过反射镜反射到单一激光输出通道输出。

上述六波长现场物证激光探测仪，其中，所述的反射镜为二向色镜，镀有单波长全反膜，对应各个波长的反射率大于95%。

上述六波长现场物证激光探测仪，其中，还包括一用于方便插入或拔出光导管的触压锁紧松开机构，所述的触压锁紧松开机构包括一由主开关臂和支撑臂构成的触压开关、一基板、一锁紧部件、以及一弹簧；其中，所述的主开关臂与所述的基板呈剪刀式结构布置；所述的锁紧部件由在所述的基板前段上方设置的凸起和在连接所述的光导管前段底部设置的与所述凸起配合的凹槽构成；所述的弹簧的底部设置在所述基板后段的下方，其顶部与所述的主开关臂的后段的上方连接。

上述六波长现场物证激光探测仪，其中，还包括一波长激光输出控制器，由一与所述第一激光发射模块和第二激光发射模块的输入端连接的Infineonfrkrsi智能芯片和与该智能芯片的控制端连接的选择开关构成，选择控制所需波长激光的输出。

由于本发明采用了以上的技术方案，其产生的技术效果是明显的：

1、本发明利用倍频、和频技术将现场勘验中常用的激光波段集成，实现多频段探测，满足了刑事科学技术应用领域的需求；

2、实现了涵盖物证探测的主要波段六波长，其谱线涵盖了紫外、可见光到近红外，输出功率达到了数瓦量级，各波长激光光束由单一激光输出通道输出，结构紧凑，并很好解决了不同波长激光束无法精确照射同一目标区域的难题，因而能够简单地实现多光谱的同步成像；

3、两激光发射组件由Infineonfrkrsi智能芯片和选择性开关控制导通以及恒温控制，避免了两激光发射组件相互之间的干扰；

4、采用模块再组合的整体架构设计思路，方便增加叠层数，为扩展设计提供了可以操作的空间；

5、采用触压锁紧松开机构，这样能够方便地插入或拔出光导管；在光导管没有插入的情况下，光导管将不会有激光输出到激光扩束镜，保证了使用安全。

附图说明

图1为本发明六波长现场物证激光探测仪的整体结构示意图。

图2为本发明六波长现场物证激光探测仪中980nm波长激光产生结构示意图。

图3为本发明六波长现场物证激光探测仪中671nm波长激光产生结构示意图。

图4为本发明六波长现场物证激光探测仪中447.5nm波长激光产生结构示意图。

图5为本发明六波长现场物证激光探测仪中532nm波长激光产生结构示意图。

图6为本发明六波长现场物证激光探测仪中355nm波长激光产生结构示意图。

图7为本发明六波长现场物证激光探测仪中266nm波长激光产生结构示意图。

图8为本发明六波长现场物证激光探测仪中触压锁紧松开机构的结构示意图，其中a是光导管拔出时的使用状态示意图，b是光导管在锁紧状态的结构示意图。

图中：

1—980nm半导体激光模块；

2—Nd:YVO4晶体；

3—BBO晶体；

4—BBO晶体；

5—808nm半导体激光模块；

6—Nd:YAG晶体；

7—BIBO晶体；

8—BIBO晶体；

9—BIBO晶体；

M1—1342nm全反镜；

M2—1342nm部分反射镜；

M3—1064nm全反镜；

M4—1064nm部分反射镜；

a—980nm全反镜；

b—980nm全反镜；

d—980nm透射532nm、671nm反射镜；

e—980nm、671nm、532nm透射335nm、447.5nm反射镜；

f—980nm、671nm、447.5nm、532nm、355nm透射266nm反射镜；

g—532nm透射671nm反射镜；

h—355nm透射447.5nm反射镜；

i—266nm反射镜；

k—355nm反射镜；

j—532nm反射镜；

10—波长激光输出控制器；

11—触压锁紧松开机构；

12—光导管。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

请参阅图1，图1为本发明六波长现场物证激光探测仪的整体结构示意图。本发明六波长现场物证激光探测仪，包括：包括：两组激光生成系统A、B和一个单一激光输出通道C。两组激光生成系统中，其中一组激光生成系统A包括一第一激光发射模块1、以及设置在所述第一激光发射模块输出侧的第一波长生成光路、第二波长生成光路、第三波长生成光路；

另一组激光生成系统B包括一第二激光发射模块5、以及设置在所述第二激光发射模块输出侧的第四波长生成光路、第五波长生成光路、第六波长生成光路；

所述的第一波长生成光路、第二波长生成光路、第三波长生成光路、第四波长生成光路、第五波长生成光路、以及第六波长生成光路输出的激光通过多个反射镜汇集到一个单一激光输出通道C输出。

本发明六波长现场物证激光探测仪中，还包括一波长激光输出控制器10，由一与所述第一激光发射模块和第二激光发射模块的输入端连接的Infineonfrkrsi智能芯片和与该智能芯片的控制端连接的选择开关构成，选择控制所需波长激光的输出。该Infineonfrkrsi智能芯片可协调管控各激光组件的运行动态并及时有效地关闭无必要的功率负载，确保低功耗。如果需要，该智能芯片还可将整个系统运行的状况信息通过显示屏幕显现出来。并且，在使用过程中，如果操作退出或断电，智能芯片还会记住操作者在最后一次设定的所有的输出激光光强度数值，并在下次操作时给予再现。

本实施例中，所述的第一激光发射模块为一980nm半导体激光器；所述的第二激光发射模块为一808nm半导体激光器。

请参阅图2，图2为本发明六波长现场物证激光探测仪中980nm波长激光产生结构示意图。所述的第一波长生成光路由在第一激光发射模块1输出侧顺序设置的第一反射镜a、第二反射镜b、第三反射镜d、第四反射镜e、第五反射镜f构成。由该激光发射模块直接输出980nm波长激光，经过反射镜反射到所述的单一激光输出通道输出；

请参阅图3，图3为本发明六波长现场物证激光探测仪中671nm波长激光产生结构示意图。所述的第二波长生成光路由在第一激光发射模块1输出侧顺序设置的1342nm全反镜M1、Nd:YVO4晶体2、1342nm部分反镜M2、第一倍频晶体3、第六反射镜g、第三反射镜d、第四反射镜e、第五反射镜f构成。通过980nm半导体激光器、Nd:YVO4晶体产生1342nm基频光，再通过BBO晶体二倍频，输出得到671nm波长激光，经过反射镜反射到所述的单一激光输出通道输出。

请参阅图4，图4为本发明六波长现场物证激光探测仪中447.5nm波长激光产生结构示意图。所述的第三波长生成光路由在第一激光发射模块1输出侧顺序设置的1342nm全反镜M1、Nd:YVO4晶体2、1342nm部分反镜M2、第一倍频晶体3、第二倍频晶体4、第七反射镜h、第四反射镜e、第五反射镜f构成。由1342nm与671nm经过晶体BBO晶体二倍频获得447.5nm波长激光，经过反射镜从所述的单一激光输出通道输出。

请参阅图5，图5为本发明六波长现场物证激光探测仪中532nm波长激光产生结构示意图。所述的第四波长生成光路由在第二激光发射模块5的输出侧顺序设置的1064nm全反镜M3、Nd:YAG晶体6、1342nm部分反镜M4、第一和频晶体7、第九反射镜j、第六反射镜g、第三反射镜d、第四反射镜e、第五反射镜f构成。由808半导体激光器泵浦Nd:YAG晶体产生基频光1064nm，经过非线性晶体BIBO二倍频得到532nm波长激光，经过反射镜反射到单一激光输出通道输出；

请参阅图6，图6为本发明六波长现场物证激光探测仪中355nm波长激光产生结构示意图。所述的第五波长生成光路由在第二激光发射模块5的输出侧顺序设置的1064nm全反镜M3、Nd:YAG晶体6、1342nm部分反镜M4、第一和频晶体7、第二和频晶体8、第十反射镜k、第七反射镜h、第四反射镜e、第五反射镜f构成。由1064nm与532nm经过晶体BIBO和频获得355nm波长激光，经过反射镜反射到单一激光输出通道输出；

请参阅图7，图7为本发明六波长现场物证激光探测仪中266nm波长激光产生结构示意图。所述的第六波长生成光路由在第二激光发射模块5的输出侧顺序设置的1064nm全反镜M3、Nd:YAG晶体6、1342nm部分反镜M4、第一和频晶体7、第二和频晶体8、第三和频晶体9、第八反射镜i、第五反射镜f构成。输出266nm波长激光，从所述的单一激光输出通道输出。所述的由532nm波长激光通过BIBO和频获得266nm波长激光，经过反射镜反射到单一激光输出通道输出。

本实施例中，所述的第一倍频晶体和第二倍频晶体均为BBO晶体构成；所述的第一和频晶体、第二和频晶体、第三和频晶体均为BIBO晶体构成。所述的第一反射镜是980nm全反镜；所述的第二反射镜是980nm全反镜；所述的第三反射镜的980nm透射532nm、671nm反射镜；所述的第四反射镜的980nm、671nm、532nm透射335nm、447.5nm反射镜；所述的第五反射镜是980nm、671nm、447.5nm、532nm、355nm透射266nm反射镜；所述的第六反射镜是532nm透射671nm反射镜；所述的第七反射镜是355nm透射447.5nm反射镜；所述的第八反射镜是266nm反射镜；所述的第九反射镜是355nm反射镜；所述的第十反射镜是532nm全反镜。所述的反射镜为二向色镜，镀有单波长全反膜，对应各个波长的反射率大于95%。

为保证使用的安全，本发明六波长现场物证激光探测仪中，还包括一用于方便插入或拔出光导管的触压锁紧松开机构11，请参阅图8，图8为本发明六波长现场物证激光探测仪中触压锁紧松开机构的结构示意图，其中a是光导管拔出时的使用状态示意图，b是光导管在锁紧状态的结构示意图。所述的触压锁紧松开机构11包括一由主开关臂1111和支撑臂1112构成的触压开关111、一基板112、一锁紧部件113、以及一弹簧114；其中，所述的主开关臂1111与所述的基板112呈剪刀式结构布置；所述的锁紧部件113由在所述的基板前段上方设置的凸起1131和在连接所述的光导管12前段底部设置的与所述凸起配合的凹槽1132构成；所述的弹簧114的底部设置在所述基板后段的下方，其顶部与所述的主开关臂的后段的上方连接。使用时，按压触压开关的主开关臂，该主开关臂的前端开口变大，前推光导管12，光导管前段底部的凹槽扣入基板前段的凸起上，与基板连接固定；同时该主开关臂的后端与支撑臂接触，开关闭合，输出激光信号。该触压锁紧松开机构在锁紧状态的结构如图8的b所示。停止操作时，弹出开关111，弹簧复位，将主开关臂的后段脱离支撑臂，主开关臂沿支点1110旋转，开关断开，同时拔出光导管，光导管将不会有激光输出。该触压锁紧松开机构能够方便地插入或拔出光导管；在光导管没有插入的情况下，将不会有激光输出,保证了使用安全。

本发明六波长现场物证激光探测仪在使用时，根据现场情况先在控制面板选择所需的激光波长按钮，再插入光导管，打开触压锁紧松开机构的触压开关，然后接通电源，在控制器的控制下，光导管输出激光，照射可能存在现场物证的现场区域，进行探测。由于多个波长可在同一个输出通道中分别单一输出，因此操作非常简单，且探测效果好。

本发明通过将现场勘验中常用的激光波段集成输出，实现多频段探测，可以最大限度地满足刑事科学技术中现场勘验过程中不同痕迹不同波长探照的需求，在一个器件中实现多种物证的显现和提取。具有结构紧凑、性能稳定、操作方便、转换效率高等优点。