[實(shí)用新型]寬帶參考光源光頻域游標(biāo)法光譜儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220106990.3
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN202547780U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王允韜;阮馳;郁菁菁;劉志麟
• 申請（專利權(quán)）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(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種寬帶參考光源光頻域游標(biāo)法光譜儀，屬于光譜探測領(lǐng)域，可以應(yīng)用于物質(zhì)的吸收光譜的測定、光通信和光纖傳感等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

測定光譜的現(xiàn)有技術(shù)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(shí)現(xiàn)。

在先技術(shù)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(yōu)點(diǎn)是：響應(yīng)速度快，波長分辨率也可以很高。缺點(diǎn)主要在于探測器和光柵之間需要較大的距離，因而導(dǎo)致機(jī)械加工困難，設(shè)備龐大笨重，而且價格昂貴。

在先技術(shù)之二，將光波導(dǎo)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?shù)墓獠ǖ南喔晒猓涔β适遣ㄩL和相位差的函數(shù)。通過調(diào)節(jié)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(guān)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(yōu)點(diǎn)是，光譜探測范圍和波長分辨率都很高。缺點(diǎn)是：非常耗費(fèi)時間，不能夠測量變化較快的光譜；具有運(yùn)動部件，對機(jī)械加工的要求也很高；設(shè)備也龐大而昂貴。因此如何克服現(xiàn)有技術(shù)中上述技術(shù)問題，成為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員努力的方向。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的是提供一種寬帶參考光源光頻域游標(biāo)法光譜儀，其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(jié)構(gòu)，而實(shí)現(xiàn)光頻率選擇；且可以在很小的幅度上調(diào)諧諧振腔的腔長，避免了采用活動部件所產(chǎn)生的技術(shù)問題。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種用于頻率選擇的光頻域游標(biāo)法光譜儀，包括：

入射準(zhǔn)直透鏡，用于將待測入射光耦合入光纖；

光電探測裝置，用于將光波轉(zhuǎn)化為電信號；

前置放大模塊，用于將來自所述光電探測裝置的電信號進(jìn)行放大處理；

寬帶光源，用于提供一穩(wěn)頻基準(zhǔn)光波；

幅度調(diào)制器，將來自所述寬帶光源的穩(wěn)頻基準(zhǔn)光波調(diào)制為一幅度調(diào)制光波；

光纖耦合器，將來自所述幅度調(diào)制器幅度調(diào)制光波與來自所述入射準(zhǔn)直透鏡的待測入射光疊加在一起；

可調(diào)諧F-P干涉儀，其通過調(diào)諧腔長在來自所述光纖耦合器光波中選擇一系列單色光波通過；

F-P標(biāo)準(zhǔn)具，用于提取來自所述可調(diào)諧F-P干涉儀中特定頻率的光波；

低通濾波器，用于提取光電信號中待測光波所產(chǎn)生的電信號；

帶通濾波器，帶通濾波器的通帶的中心頻率等于所述幅度調(diào)制器的頻率，用于提取光電信號中寬帶光源所產(chǎn)生的電信號；

功率測量模塊，根據(jù)來自所述低通濾波器電信號計(jì)算光功率，依次測量和記錄待測光波中不同頻率的光波并儲存光功率數(shù)據(jù)；

波長解調(diào)模塊，根據(jù)來自所述帶通濾波器的信號，用于分析當(dāng)前所測量的光波的頻率。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果：

1、本實(shí)用新型利用兩個體積很小的諧振腔實(shí)現(xiàn)了光頻率選擇的功能，避免了使用體積較大的邁克耳遜干涉儀，或者是光柵-圖像傳感器結(jié)構(gòu)中較長的自由空間傳播距離。

2、本實(shí)用新型只需要一個光電探測器，避免了使用價格昂貴的儀器級的圖像傳感器。

3、本實(shí)用新型在掃描光頻率的過程中只需要在很小的幅度上調(diào)諧諧振腔的腔長。因此可以采用電光調(diào)制等手段，避免了采用活動部件所造成的問題。

4、本實(shí)用新型的頻譜分辨率由標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜范圍決定，可以很容易地達(dá)到極高的分辨精度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)；

圖2為諧振腔的功率透射譜；

圖3為F-P標(biāo)準(zhǔn)具和可調(diào)諧F-P干涉儀的功率透射譜；

圖4為通過調(diào)諧可調(diào)諧F-P干涉儀實(shí)現(xiàn)頻率掃描；

圖5為調(diào)諧諧振腔長度的電壓信號。

以上附圖中：1、入射準(zhǔn)直透鏡；2、可調(diào)諧F-P干涉儀；3、F-P標(biāo)準(zhǔn)具；4、光電探測裝置；5、前置放大模塊；6、光纖耦合器；7、寬帶光源；8、幅度調(diào)制器；9、低通濾波器；10、帶通濾波器；11、功率測量模塊；12、波長解調(diào)模塊；13、光纖隔離器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例：一種用于頻率選擇的光頻域游標(biāo)法光譜儀，如附圖所示，包括：