[發(fā)明專利]一種波長定標系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710738528.2
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107525589B
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃梅珍;劉希;汪洋;陳婕;孔麗麗;徐永浩;戎念慈
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: G01J3/28
• 分類號: G01J3/28;G01M11/02
• 代理公司: 上海恒慧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種波長定標系統(tǒng)，其特征在于，包括：光源、第一耦合透鏡、第一光纖、準直透鏡、偏振元件、棱鏡波導(dǎo)、第二耦合透鏡、第二光纖、待定標光譜儀和計算機，其中：所述光源發(fā)出的光到達第一耦合透鏡，經(jīng)聚焦耦合后進入第一光纖，經(jīng)第一光纖進入所述準直透鏡準直后得到一束平行光；所述偏振元件設(shè)置在所述準直透鏡和所述棱鏡波導(dǎo)之間，所述準直透鏡準直后的所述平行光經(jīng)所述偏振元件以一角度入射所述棱鏡波導(dǎo)的一側(cè)，在所述棱鏡波導(dǎo)另一側(cè)對稱位置出射反射光，該反射光經(jīng)第二耦合透鏡收集耦合進入所述第二光纖的輸入端；所述第二光纖具有至少一個輸出端，每個輸出端連接一臺所述待定標光譜儀，所述第二耦合透鏡出來的光經(jīng)所述第二光纖進入所述待定標光譜儀，所述待定標光譜儀連接所述計算機，所述計算機記錄出射光譜數(shù)據(jù)；

所述棱鏡波導(dǎo)由等腰直角棱鏡和平板波導(dǎo)組成，所述等腰直角棱鏡設(shè)置在所述平板波導(dǎo)上方，所述準直透鏡準直后的所述平行光經(jīng)所述偏振元件入射到所述腰直角棱鏡一側(cè)直角邊，并在所述棱鏡波導(dǎo)另一側(cè)直角邊的對稱位置出射反射光。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長定標系統(tǒng)，其特征在于，所述平板波導(dǎo)為設(shè)置在玻璃襯底上的三層平板波導(dǎo)，包括波導(dǎo)覆蓋層、介質(zhì)層和底層，所述波導(dǎo)覆蓋層是金膜，鍍在等腰直角棱鏡的底面；介質(zhì)層位于波導(dǎo)覆蓋層和底層之間；所述底層也是金膜，鍍在玻璃襯底上表面，從而在棱鏡底面與玻璃襯底上方形成了雙面金屬包覆波導(dǎo)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波長定標系統(tǒng)，其特征在于，所述波導(dǎo)覆蓋層是幾十納米的金膜。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波長定標系統(tǒng)，其特征在于，所述底層是厚度為幾百納米的金膜。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波長定標系統(tǒng)，其特征在于，所述等腰直角棱鏡是由玻璃材料制作而成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的波長定標系統(tǒng)，其特征在于，所述偏振元件置于準直透鏡與棱鏡波導(dǎo)之間，并且在放置時保證偏振元件的偏振方向垂直于入射光平面，以便濾掉不需要的模式的吸收峰，保證只有一個模式的吸收峰被待定標光譜儀接收。

7.一種采用權(quán)利要求1-6任一項所述系統(tǒng)的波長定標方法，其特征在于，包括：

步驟1：根據(jù)棱鏡波導(dǎo)的波導(dǎo)材料和結(jié)構(gòu)參數(shù)以及平行光的入射角度，計算出波導(dǎo)在一定入射角下的吸收反射譜每個吸收峰的波長；

步驟2：根據(jù)步驟1的結(jié)果，對比待定標光譜儀測得的實際吸收峰的像素位置進行定標擬合；

步驟3：使用已知標準光源的譜線定標誤差進行波導(dǎo)芯層厚度和入射角度的微調(diào)修正，從而完成定標。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的波長定標方法，其特征在于，步驟3中：所述微調(diào)修正，過程如下：

用待定標光譜儀測至少一條標準光源的譜線，記錄所述標準光源的譜線在探測器上的像素位置，計算出定標出來的標準光源譜線波長和實際光源波長相差多少，同時以微小尺度增大或減小芯層厚度和入射角度觀察光源定標誤差隨設(shè)定芯層厚度和入射角度的變化趨勢，按照使定標誤差減小的方向調(diào)整芯層厚度和入射角度直到誤差達到設(shè)定的閾值；

確定了波導(dǎo)結(jié)構(gòu)參數(shù)和入射角度后得到計算出來的吸收峰波長位置，然后擬合出測得的波導(dǎo)反射光譜中每個吸收峰對應(yīng)的探測器像素位置，將吸收峰波長和記錄的像素位置對應(yīng)多項式擬合，擬合階次根據(jù)效果選擇，得到定標參數(shù)，完成定標。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的波長定標方法，其特征在于，所述閾值越小定標越精準。