[發(fā)明專利]一種光平均波長的測量方法及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910085890.X
• 申請日: 2009-06-03
• 公開（公告）號: CN101592526A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐宏杰;劉海鋒;張春熹;宋凝芳;張忠鋼;郭耀儀
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G01J9/02
• 分類號: G01J9/02;G02B6/24
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 鄭立明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光平均波長的測量方法及裝置，屬于光纖傳感和光纖通訊領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前現(xiàn)有技術(shù)采用測量平均波長的波長計主要基于干涉原理，按測量原理分主要有斐索干涉型(Fizeau)、法布里-玻羅型(Fabry-Perot)和邁克爾遜型(Mechelson)。

(1)斐索干涉型(Fizeau)

Fizeau波長計可以測量脈沖或連續(xù)激光器的輸出波長，包括兩個形成干涉儀的未鍍膜表面、一個輸入光場以及兩個分別從未鍍膜表面反射的光場，這兩束反射光在CCD探測器上形成正弦干涉條紋。CCD輸出模擬信號，再由取樣放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，讀入計算機(jī)中進(jìn)行計算，最后確定光源的波長值。其特點是不需要內(nèi)置參考光源，測量精度低，必須放入恒溫箱。

(2)法布里-玻羅型(Fabry-Perot)

法布里-珀羅干涉型波長計是利用光束通過兩塊鍍以高反射率間距一定的玻璃板時產(chǎn)生多光束干涉的現(xiàn)象測量待測激光波長。這種波長計可用來測量脈沖或連續(xù)激光器的輸出波長，系統(tǒng)可采用多個不同厚度的標(biāo)準(zhǔn)具。F-P波長計通過波長已知的參考激光和待測激光產(chǎn)生的干涉條紋進(jìn)行比對，測量待測激光的波長。

(3)邁克爾遜型(Mechelson)

邁克爾遜波長計適合測量連續(xù)激光波長。邁克爾遜波長計的測量精度可達(dá)1ppm最高可達(dá)0.1ppm高于另外兩種波長計，當(dāng)可動反射鏡沿軸線平移時，同時記錄參考激光與被測激光兩組不同的干涉條紋，根據(jù)兩組條紋數(shù)比值與參考激光的真空波長值的乘積及空氣折射率，可直接求得被測激光波長值。

以上三種波長計不能測量寬譜光的波長，只能測量窄譜光(激光)，由于這些波長計均是基于干涉原理，而寬譜光的相干性較差，導(dǎo)致兩束寬頻光干涉后的條紋不清晰，采用傳統(tǒng)干涉原理對干涉條紋進(jìn)行分析的波長計難以準(zhǔn)確地測量寬譜光的波長。另外還有一種基于馬赫-澤德型(March-Zhnder)的波長計，通過光電探測器接收波導(dǎo)調(diào)制器輸出的干涉光，并將干涉光的光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枺偻ㄟ^監(jiān)測電路的計算得出光的平均波長，馬赫-澤德型(March-Zhnder)的波長計需要形成兩個光纖臂，而兩個光纖臂的穩(wěn)定性成為影響系統(tǒng)探測精度的主要因素穩(wěn)定工作點很難調(diào)整，理論精度有限，難以提高檢測精度。而目前對于寬譜光的測量普遍采用光譜儀，光譜儀是分析光信號頻譜分布的儀器，它利用了干涉分光裝置將光信號進(jìn)行分光，分別測量每束光的波長，然后通過加權(quán)積分運(yùn)算得出光信號的平均波長。光譜儀雖然能夠測量寬譜光的波長，但根據(jù)光譜儀的結(jié)構(gòu)特點，測量波長只是光譜儀最簡單的應(yīng)用，其精度也難以滿足高精度光纖陀螺光波長測量精度的要求。

因此，在現(xiàn)有測量平均波長的技術(shù)中，存在不能測量寬譜光的波長、測量精度較低、測量誤差較大以及穩(wěn)定工作點較難調(diào)的問題。其中馬赫-澤德型(March-Zhnder)的波長計需要形成兩個光纖臂，而兩個光纖臂的穩(wěn)定性成為影響系統(tǒng)探測精度的主要因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種光平均波長的測量方法及裝置，以解決在現(xiàn)有測量平均波長的技術(shù)中，存在不能測量寬譜光的波長、測量精度較低、測量誤差較大以及穩(wěn)定工作點較難調(diào)的問題。

一種光平均波長的測量方法，包括：

將輸入的光信號通過相位調(diào)制得到兩路光，并使經(jīng)過光纖環(huán)傳輸?shù)膬陕饭猱a(chǎn)生干涉；

接收干涉的光信號并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過對電信號解調(diào)獲得所述輸入的光信號的平均波長。

一種光平均波長的測量裝置，包括：

光學(xué)調(diào)制單元，用于將輸入的光信號進(jìn)行相位調(diào)制得到兩路光，并使經(jīng)過光纖環(huán)傳輸?shù)膬陕饭猱a(chǎn)生干涉；

光電探測單元，用于接收干涉的光信號并將所述光信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過對電信號解調(diào)獲得所述輸入的光信號的平均波長。

本發(fā)明通過將接收的干涉光信號轉(zhuǎn)化為電信號，并通過對電信號的解調(diào)得到輸入的光信號的平均波長，具有測量精度較高、測量誤差較小以及容易測量的特點，可以用于測量光纖傳感和光纖通訊領(lǐng)域?qū)捵V光信號的平均波長，也可以用于測量窄譜光信號的平均波長，特別適用于高精度寬譜光波長的測量。使用該種波長計對寬譜光平均波長的測量精度優(yōu)于1ppm。具有很好的光學(xué)互易性，可以大大減少由偏振、背向散射背向反射引入的誤差，提高測量精度。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的具體實施方式提供的一種光平均波長的測量方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明的具體實施方式提供的Sagnac干涉儀示意圖；