一种光纤白光干涉差分谱仪制造技术

本发明专利技术属于光纤技术领域，具体涉及一种光纤白光干涉差分谱仪。一种光纤白光干涉差分谱仪，由光源1、阵列波导光栅2、光纤耦合器3、2×N光纤开关4、一对性能完全相同的光电探测器5、光电转换差动放大器6、数据采集模块7、数据总线8、计算机信号处理单元9、用于测量的光纤干涉仪模块10、用于信号监测的光谱分析仪11组成。本发明专利技术用于对光纤干涉透光谱的测量，也能够实现对光纤干涉仪反射光谱的测量；能够为各种结构的光纤干涉仪提供干涉差分光谱的测量，并对干涉差分光谱的测量结果进行分析；能够选择所关注的窄带光谱直接给出差分测量值，并给出该测量值与带测量的关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤
，具体涉及一种光纤白光干涉差分谱仪。
技术介绍
光纤白光干涉技术与方法是光纤
中独具特色的一种测量方法。该项专门技术在宽谱光干涉特性研究，吸收光谱和反射光谱的测量，物质含量的检测，尤其是在生物、化学分析以及各种酒类、食用油类、饮料等的检测等方面，都具有广泛的应用。光束在时域和谱域的干涉是干涉现象分别在时域和谱域中的干涉表现。时域和谱域被称为光干涉的互补空间(AgarwalGS.Interferenceincomplementaryspaces.FoundationsofPhysics.1995,25(2)：219-228)。对于宽谱光的白光干涉而言，如果两干涉光程差超过相干长度时，在时域空间干涉现象“消失”了，然而，在其互补的谱域空间中仍具有干涉现象存在，只不过是遵循“谱干涉定律”(WolfE.Newtheoryofpartialcoherenceinthespace-frequencydomain.PartI:spectraandcrossspectraofsteady-statesources.JOSA,1982,72(3):343-351；WolfE.Newtheoryofpartialcoherenceinthespace-frequencydomain.PartII:Steady-stateyieldsandhigher-ordercorrelations.JournalofOpticsSocietyofAmerica.1986,A3:76-85)，我们任然可以加以应用。本发明就是基于宽谱光源的谱干涉定律，对于迈克尔逊干涉仪、马赫曾德干涉仪等各种光纤干涉仪，采用N个通道的阵列波导光栅(AWG)和2×N光纤开关，构建了通用的光纤白光干涉差分谱仪，可测量在所选光源的谱宽范围内透明液体及其对波长的反、吸收等特性。为了讨论宽谱光干涉对于光谱的影响，光纤双光路干涉系统，来考察两光波干涉后光谱的变化情况。假设两单模光纤中传输的光波来自同一光源，经过不同的路径后进入耦合器，之后到达P点，两光波的叠加为E(s,t)＝K1E(s1,t-t1)+K2E(s2,t-t2)(1)空间的时域干涉函数可写为I(s1,s2,τ)＝<E*(s1,t)E(s2,t+τ)>(2)把式(1)代入式(2)，得 I ( s 1 , s 2 , τ ) = | K 1 | 2 < E * ( s 1 , t - t 1 ) E ( s 1 , t + τ - t 1 ) > + | K 2 | 2 < E * ( s 2 , t - t 2 ) E ( s 2 , t + τ - t 2 ) > + K 1 * 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤白光干涉差分谱仪，由光源(1)、阵列波导光栅(2)、光纤耦合器(3)、2×N光纤开关(4)、一对性能完全相同的光电探测器(5)、光电转换差动放大器(6)、数据采集模块(7)、数据总线(8)、计算机信号处理单元(9)、用于测量的光纤干涉仪模块(10)、用于信号监测的光谱分析仪(11)组成，其特征在于：宽谱光源(1)测量干涉仪(10)的输入端口a相连，阵列波导光栅AWG(2)的输入端口与光纤耦合器(3)的端口d相连接，光纤耦合器(3)的输入端c则与光纤干涉仪(10)的输出端口b相连接，光纤耦合器的另一端口e用于连接光谱分析仪(12)；阵列波导光栅(2)的另一端N个输出端口与2×N光纤开关(4)的N个输入端口相连接，而2×N光纤开关(4)的两个输出端口则分别与光电探测器(5)的PD1和PD2连接；这两个光电探测器分别连接到放大器(6)的两个差分输入端子，经过差分放大后的电信号直接由数据采集模块7进行采集并经过数据总线(8)送入计算机(9)进行信号处理。

【技术特征摘要】
1.一种光纤白光干涉差分谱仪，由光源(1)、阵列波导光栅(2)、光纤耦合器(3)、2
×N光纤开关(4)、一对性能完全相同的光电探测器(5)、光电转换差动放大器(6)、数据
采集模块(7)、数据总线(8)、计算机信号处理单元(9)、用于测量的光纤干涉仪模块(10)、
用于信号监测的光谱分析仪(11)组成，其特征在于：宽谱光源(1)测量干涉仪(10)的输
入端口a相连，阵列波导光栅AWG(2)的输入端口与光纤耦合器(3)的端口d相连接，光
纤耦合器(3)的输入端c则与光纤干涉仪(10)的输出端口b相连接，光纤耦合器的另一端
口e用于连接光谱分析仪(12)；阵列波导光栅(2)的另一端N个输出端口与2×N光纤开
关(4)的N个输入端口相连接，而2×N光纤开关(4)的两个输出端口则分别与光电探测
器(5)的PD1和PD2连接；这两个光电探测器分别连接到放大器(6)的两个差分输入端子，
经过差分放大后的电信号直接由数据采集模块7进行采集并经过数据总线(8)送入计算机(9)
进行信号处理。
2.根据权利要求1所述的一种光纤白光干涉差分谱仪，其特征在于：所述的宽谱光源是
LED光源、SLD光源、ASE光源中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种光纤白光干涉差分谱仪，其特征在于：所述的光纤白光干
涉差分谱仪中的2×N光纤开关(4)用1×N光纤开关来进行替换，同时光电探测器(5)也
相应的减少一个，差分测量时通过先进行N个光谱通道的逐个扫描测量后，然后通过在计算
机中对近邻通道光谱信号进行差分来获得。
4.根据权利要求1所述的一种光纤白光干涉差分谱仪，其特征在于：所述的光纤干涉仪
测量模块(10)的光学结构通过光纤干涉仪的输入端口a和输出端口b与差分谱仪相连，该
光纤测量干涉仪是下述中的任意一种：
1)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中光纤迈克尔逊测量干涉仪，采用了一个3dB光
纤耦合器，其中的两路分别作为测量臂和参考臂，且这两个光纤端分别镀有全反射镜；耦合
器的另外两个端口则分别与该干涉差分谱仪相连接；
2)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中光纤迈克尔逊测量干涉仪，采用了一个3dB光
纤耦合器，其中的两路分别作为测量臂和参考臂，测量臂的光纤端与一个光纤准直器相连接，
准直器将光束准直后注入待测区的待测物质，然后经过平面反射镜将含有待测信息的光信号
反射回来，而参考臂的光纤端则镀有全反射镜；耦合器的另外两个端口则分别与该干涉差分
谱仪相连接；
3)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中Smith谐振型光纤迈克尔逊测量干涉仪，采用了
一个3dB光纤耦合器，其中的两路分别作为测量臂和参考臂，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：苑勇贵，苑婷婷，杨军，苑立波，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23