波长强度转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种波长强度转换器，其至少包括：波长强度比例分配单元，用于将输入的光信号按一定比例分配到输出端口；光电转换单元，用于将输入的光信号转换为电信号；比较运算单元，用于计算并比较监测端口输出光功率的比例，并将其换算为波长值；入射光由波长强度比例分配单元的输入端口输入，经波长强度比例分配单元将输入的光信号按一定比例分配到输出端口，并将输出的光信号送入光电转换单元转换为电信号，再将该电信号输入至比较运算单元进行计算比较后输出相应的光波长值。该波长强度转换器能简单、方便、灵活的监测入射光波长，而且结构简单，易于实现。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种波长测量装置，特别是指一种通过监测并计算输出端口的信号强度获得相应输入端光波长值的波长强度转换器。为达到上述目的，本专利技术的技术方案具体是这样实现的一种波长强度转换器，其至少包括波长强度比例分配单元，用于将输入的光信号按一定比例分配到输出端口，由至少一个耦合器组成，该耦合器可以是光纤耦合器，或是由半导体工艺做成的波导耦合器，或是其它具有同等功效的耦合器；光电转换单元，用于将输入的光信号转换为电信号；比较运算单元，用于计算并比较监测端口输出光功率的比例，并将其换算为波长值；入射光由波长强度比例分配单元的输入端口输入，经波长强度比例分配单元将输入的光信号按一定比例分配到输出端口，并将输出的光信号送入光电转换单元转换为电信号，再将该电信号输入至比较运算单元进行计算比较后输出相应的光波长值。所述的波长强度比例分配单元内部进一步设置有一个用于监测温度变化的温度传感器，该温度传感器与所述的比较运算单元相连，将监测到的温度漂移值直接送入比较运算单元。所述的波长强度比例分配单元可放置于一个保持恒温的温控盒内部。所述的光电转换单元至少包括两个光电转换器，将波长强度比例分配单元每个输出端口的光信号分别转换为电信号。所述的比较运算单元为一个比较运算器。所述的一定分配比例由耦合器自身的参数决定。所述的波长强度比例分配单元由两个耦合器组成，两个耦合器一端相连；一束入射光从一个输入端口输入，经第一耦合器耦合分离后按一定分配比例形成两束光进入第二耦合器，两束光经过第二耦合器分别耦合分离后按一定分配比例分别形成两束光，分别由两个输出端口输出。所述两个耦合器之间的两个臂长可调节为相等或不等。所述两个耦合器之间的两臂上可设置调节臂长的相位变化器件。该波长强度比例分配单元可进一步在输入端口与第一耦合器之间，或在两个耦合器之间，或在第二耦合器与两个输出端口之间设置第三耦合器；该第三耦合器的一个输出端为单独输出端口，另一输出端与第一耦合器的输入端相连；第二耦合器的两个输出端口与第三耦合器的单独输出端口中的任意两个为该波长强度比例分配单元的输出端。所述的波长强度比例分配单元也可由一个耦合器组成，一束入射光从该耦合器的一个输入端口输入，经耦合分离后按一定分配比例形成两束光由两个输出端口输出。其可进一步在输入端口与耦合器之间，或在耦合器与两个输出端口之间设置第二耦合器；该第二耦合器的一个输出端为单独输出端口，另一输出端与第一耦合器的输入端相连；第一耦合器的两个输出端口与第二耦合器的单独输出端口中的任意两个为该波长强度比例分配单元的输出端。因此，本专利技术所提供的波长强度转换器，是将输入的光信号先通过波长强度比例分配单元按一定的比例分配输出，该输出的光信号再经光电转换器转换为电信号，送入比较运算器中进行运算和比较后输出，由此，用户可通过输出信号根据输出光功率与波长的关系来得到入射光的波长，实现起来简单、方便、灵活；而且，该输出信号可连至提供入射光的设备的某个单元，该单元再利用此输出信号对入射光提供设备的温控电流等因素进行调节，控制该入射光提供设备，保证其工作在稳定的波长范围内，从而达到自动控制和自动反馈的功效。另外，本专利技术的结构组成以及每个器件的内部构造都非常简单，不仅实现容易，而且成本低廉，体积轻巧，便于携带。图7为附图说明图1结构的第一变形结构示意图；图8为图1结构的第二变形结构示意图；图9为图1结构的第三变形结构示意图；图10为图1结构的第四变形结构示意图；图11为图1结构的第五变形结构示意图；图12为耦合器型波长强度比例分配结构示意图；图13为图9结构的第一变形结构示意图；图14为图9结构的第二变形结构示意图；图15为图9结构的第三变形结构示意图。图1为马赫-曾德干涉仪型结构示意图，其可以实现波长转换的功能。参见图1所示，该干涉仪主要包括两个相同的耦合器，每个耦合器由光波导，或由两个光纤耦合器组成。该干涉仪具有两个输入端口和两个输出端口，分别与耦合器C1和耦合器C2相连，耦合器C1与耦合器C2之间的两根光纤为两个臂，两个臂的光程长度是不等的。相当于在其中的一臂上存在一个如图1所示的相位区6，可通过三种方法使两臂光程长度不等1)使两臂波导长度不同，或将某一臂或两臂通过将光纤波导拉锥的方法改变光纤的长度而形成臂长不等；2)令其中一臂或两臂通过紫外光或电弧放电或局部升温等方法引起的光纤折射率变化，进而导致臂长不等；3)直接在其中一臂或两臂中加入引起相位变化的器件。该干涉仪的工作原理是这样的当一束光从端口1(或端口2)输入后，经过耦合器C1耦合分离后将该束光按一定比例分为两束光分别通过两个臂传送至耦合器C2，再经过耦合器C2的耦合分离后，将两束光的每束光按一定的分配比例再分为两束光，分别从端口3和端口4输出。所说的按一定分配比例是由耦合器自身的参数来决定的，比如耦合器C1或耦合器C2是50∶50的平衡耦合器，则两束光的光强等分，否则将两束光的光强分布按耦合器的分配比例划分。假设两臂的光程分别为nL、n(L+δL)，则在端口4形成干涉极大的光波长满足式(1)k*λ＝n*δLk＝1，2，3…… (1)由式(1)可推出λ＝n*ΛΛ＝δL/kk＝1，2，3……(2)其中，n为两臂中光波导的有效折射率，k为自然数，δL为两臂长度差，Λ为中间变量名。在两个耦合器均为50∶50的耦合器，即干涉对比度m＝1的情况下，对于端口1波长为λ、强度为I的输入光来说，其在端口4形成的光场强度为I*Cos2(nπδLλ)]]>，那么，对于非平衡的耦合器，则会形成类似于式(3)的干涉强度分布I*0.251≥m≥0---(3)]]>根据能量守恒原则，在端口3形成的干涉强度同波长的关系如式(4)所示I*{1-0.251≥m≥0---(4)]]>根据式(3)可得到干涉谱中的波长周期λTλT=λnπδLλ-1---(5)]]>举例来说，对于两臂光程差n*δL≈1.5*0.01mm，干涉对比度m＝0.3的情况，根据上述公式可以推出，在端口3和端口4的光强输出与波长的关系如图2所示。图2中被监测的波长λ1在输出端口4和端口3的光功率比值为T(λ)T(λ)=P4(λ)P3(λ)=(1-m)2+4mCos2(nπδLλ)4-(1-m)2-4mCos2(nπδLλ)---(6)]]>则根据式(6)即可得出类似于图3的曲线。从式(6)可以看出，端口4和端口3的输出光功率比值T(λ)是一个与输入光强无关的量，它只与输入光波长相关，输入光强I(λ)的变化不会影响到测量的精度，而且，可以根据输出端口3和端口4的比值来换算出对应于入射波长的值。因此，可将此结构用于波长强度转换器。本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波长强度转换器，其特征在于至少包括： 波长强度比例分配单元，用于将输入的光信号按一定比例分配到输出端口，由至少一个耦合器组成； 光电转换单元，用于将输入的光信号转换为电信号； 比较运算单元，用于计算并比较监测端口输出光功率的比例，并将其换算为波长值； 入射光由波长强度比例分配单元的输入端口输入，经波长强度比例分配单元将输入的光信号按一定比例分配到输出端口，并将输出的光信号送入光电转换单元转换为电信号，再将该电信号输入至比较运算单元进行计算比较后输出相应的光波长值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨亦飞，
申请(专利权)人：上海紫珊光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]