[發明專利]光頻域游標法光譜儀

無效

• 申請號: 201210065559.3
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102654422A
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 王允韜;阮馳;郁菁菁;劉志麟
• 申請（專利權）人: 昆山煜肸傳感器科技有限公司
• 主分類號: G01J3/45
• 分類號: G01J3/45;G01J3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種光頻域游標法光譜儀，屬于光譜探測領域，可以應用于物質的吸收光譜的測定、光通信和光纖傳感等領域。

背景技術

測定光譜的現有技術目前主要有兩類。一類是將不同波長的光波分布在不同的空間方向上，其中常見的分光元件是棱鏡和光柵。另一類是將不同波長的光波在時間上分開，其中常見的是傅里葉變換光譜儀，可以利用邁克耳遜干涉儀或者馬赫-曾德干涉儀實現。

在先技術之一，利用光柵將不同波長的光波分散到不同的空間方向，利用線性探測器陣列或者線性圖象傳感器(如CCD或者CMOS圖像傳感器)探測不同波長光波的功率，由此得到待測光譜。這種方法的優點是：響應速度快，波長分辨率也可以很高。缺點主要在于探測器和光柵之間需要較大的距離，因而導致機械加工困難，設備龐大笨重，而且價格昂貴。

在先技術之二，將光波導入一個邁克耳遜或者馬赫-曾德干涉儀，輸出的光波是兩臂中傳輸的光波的相干光，其功率是波長和相位差的函數。通過調節一條光臂的長度，改變相位差，可以得到光功率隨腔長的變化。而光譜與這個信號的關系正好是余弦傅里葉變換，因此，通過求解逆傅里葉變換，可以得到待測光譜。這種方法的優點是，光譜探測范圍和波長分辨率都很高。缺點是：非常耗費時間，不能夠測量變化較快的光譜；具有運動部件，對機械加工的要求也很高；設備也龐大而昂貴。因此如何克服現有技術中上述技術問題，成為本領域普通技術人員努力的方向。

發明內容

本發明目的是提供一種光頻域游標法光譜儀，避免了使用體積較大的邁克耳遜干涉儀和光柵-圖像傳感器結構，而實現光頻率選擇；且可以在很小的幅度上調諧諧振腔的腔長，避免了采用活動部件所產生的技術問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種光頻域游標法光譜儀，包括：

入射準直透鏡，用于將待測的入射光耦合入光纖；

可調諧F-P干涉儀，其通過調諧其腔長在選擇部分來自所述入射準直透鏡光波通過；

F-P標準具，用于提取來自所述可調諧F-P干涉儀中特定頻率的光波；

用于隔離反射光的第一光纖環行器，位于可調諧F-P干涉儀和F-P標準具之間，用于接收來自可調諧F-P干涉儀的光波；

第二光纖環行器，此第二光纖環行器輸入端口與所述F-P標準具之間傳輸光波；

第一光電探測裝置，連接到所述第二光纖環行器第一輸出端口，用于將光波轉化為電信號；

功率測量模塊，根據來自第一光電探測裝置的電信號計算光功率，采樣并儲存光功率數據；

第二光電探測裝置，連接到所述第二光纖環行器第二輸出端口，用于將光波轉化為電信號；

波長解調模塊，根據來自第二光電探測裝置的電信號計算穩頻光源所發出的光波穿過整個系統后的光功率，采樣并保存光功率數據，從光功率數據中解調得到波長數據。

上述技術方案中進一步改進的技術方案如下：

作為優選，所述可調諧F-P干涉儀中兩個端面反射鏡在不同的波長有不同的反射率。

作為優選，還包括：穩頻光源，接收來自所述第一光纖環行器中第3端口傳輸的光波，此穩頻光源發出的穩頻基準光波經耦合器和來自入射準直透鏡的光波耦合入光纖；

第一光纖耦合器，穩頻光源發出的光波經耦合器與待測光波疊加在一起，并一同通過干涉儀；

光纖布拉格光柵，位于所述第二光纖環行器和第一光電探測裝置之間，將來自穩頻光源發出的光波反射，其阻帶與待測光波的頻率范圍錯開。

作為優選，還包括：穩頻光源，用于提供一穩頻基準光波；

第三光纖環行器，其第1端口接收所述穩頻基準光波，第三光纖環行器第2端口與所述F-P標準具傳輸光波，第三光纖環行器第3端口與所述第二光纖環行器第1端口傳輸光波；

光纖布拉格光柵，位于所述第二光纖環行器和光電探測裝置之間，將來自穩頻光源發出的光波反射，其阻帶與待測光波的頻率范圍錯開。

作為優選，還包括：穩頻光源，用于提供一穩頻基準光波；

第二光纖耦合器，用于將穩頻基準光波分為兩路；

第一光纖耦合器，穩頻光源發出的光波經第一光纖耦合器與待測光波疊加在一起，并一同通過干涉儀；

第三光纖環行器，其第1端口接收來自第二光纖耦合器的穩頻基準光波，第三光纖環行器第2端口與所述F-P標準具傳輸光波，第三光纖環行器第3端口與所述第二光纖環行器第1端口傳輸光波；

第一光電探測裝置，連接到所述第二光纖環行器第一輸出端口，用于將光波轉化為電信號；