新精神活性物质滥用严重危害社会稳定和个人身心健康，因其兼具伪装性、迷惑性和时尚性的特点，给执法带来巨大的难度。为此，基于大数值孔径镜头(F/#=2.0)和透射式体相位光栅，研制了便携式手持拉曼光谱仪，对公安部新增的32种非药用类麻醉品和精神药品管制品进行了系统的拉曼测试，并建立了相应的数据库。该项研究工作的开展，将为缉毒执法提供有力的参考和依据。

危险化学品泄漏, 公共场所爆炸等安全问题时刻威胁公众安全, 亟需研究用于危化品现场检测的便携、快速、准确的探测装置。虽然现有的检测装置能够实现对样品的识别, 但由于体积大, 需要预处理, 不适合现场快检。因此, 提出了将拉曼系统与手机融合, 使其更加便捷, 便于实现对危险化学品的现场快速识别。该仪器采用了大数值孔径镜头(F/2.0)替换传统反射光谱仪中凹面反射镜(F/4.0), 光学收集效率提高了近4倍, 同时利用体相位全息光栅和狭缝空间耦合技术, 提高了系统的灵敏度。文中利用设计的拉曼系统对10种易燃易爆危险化学样品进行光谱测试, 实现了对危化品的现场检测, 10种危化品与数据库的匹配系数能达到95%以上, 具有快速、准确、无损的优势, 对日后的安检应用领域具有重要意义。

手持式拉曼光谱仪的探头系统为光照明和光收集共光路系统，由此产生了除瑞利散射杂散光之外的由于照明激光多次反射的杂散光，成为此类探头系统必须解决的问题。根据获得的实际样机的结构数据，运用实际光线追迹的方法，通过建立合理的杂散光分析模型和理论计算，获得了杂散光聚焦大小和位置、出射方向、到达狭缝处能量大小等信息。根据对杂散光的分析，提出了在探头系统中采用黑点板遮挡杂散光的新方法，并确定了黑点板的大小和位置。光学仿真分析结果表明，此方法对激光反射杂散光的抑制水平达到10-13数量级，满足手持式拉曼光谱仪系统对杂散光的抑制要求。采用黑点板技术，还可以将到达滤光片上的入射角大于2°的约50%的激光反射光滤除。