一种使用可调谐法布里-珀罗滤波器的光谱分析设备制造技术

本发明专利技术涉及一种使用可调谐法布里-珀罗滤波器的光谱分析设备，包括一个光学隔离器，一个偏振分光器，一个平行线偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器、一个垂直线偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器、两个光电探测装置以及驱动控制和数据分析系统。所述可调谐法布里-珀罗滤波器包括两种设计方案：第一种设计方案的主要技术特点是：包括第一带通滤波器、液晶相位调制器、第二带通滤波器和驱动电路，驱动电路通过控制法布里-珀罗腔内液晶材料的有效折射率实现滤波器的调谐功能。第二种设计方案与第一种设计方案的区别是：所述第一和第二带通滤波器分别由一个长波通和一个短波通且具有不同截止频谱的阶跃式滤波器所替代。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种使用可调谐法布里-珀罗滤波器的光谱分析设备，包括一个光学隔离器，一个偏振分光器，一个平行线偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器、一个垂直线偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器、两个光电探测装置以及驱动控制和数据分析系统。所述可调谐法布里-珀罗滤波器包括两种设计方案：第一种设计方案的主要技术特点是：包括第一带通滤波器、液晶相位调制器、第二带通滤波器和驱动电路，驱动电路通过控制法布里-珀罗腔内液晶材料的有效折射率实现滤波器的调谐功能。第二种设计方案与第一种设计方案的区别是：所述第一和第二带通滤波器分别由一个长波通和一个短波通且具有不同截止频谱的阶跃式滤波器所替代。【专利说明】一种使用可调谐法布里-珀罗滤波器的光谱分析设备
本专利技术属于光电
，尤其是一种采用了可调谐法布里-珀罗滤波器的光谱分析设备。
技术介绍
由于传统的光栅能够在大的光谱范围内具有很高光谱分辨率，因此，传统的光谱测量和分析设备一般采用反射型或透射型光栅。其缺点的，一般需要用精密步进马达带动光栅进行扫描。因此，常用的光栅光谱分析设备尺寸比较大，容易受机械震动的影响，且价格昂贵。传统的光学法布里-珀罗标准具是一种利用多光束干涉原理制作的滤波器件，主要有两种类型:一种是空气间隔的，一种是光学玻璃间隔的。通过两个通光面上多层介质膜的高反射率所形成法布里-珀罗腔的多光束干涉效应，可以实现在宽频谱范围内的多波长窄带滤波输出，而且具有性能稳定、通光孔径大、光功率破坏阈值高、结构简单和成本低等特性，因此，被广泛应用于各类激光器、光学测量仪器和光纤通讯器件中。利用传统的光学法布里-珀罗标准具可以实现透射光频率的调谐功能。对于空气间隔的法布里-珀罗标准具，可通过改变光的入射角度进行调谐，但是这种方法的调谐范围很小；也可以采用用机械方法(如步进马达)改变法布里-珀罗标准具的腔长进行调谐，这种方法可以实现大的调谐范围，但调谐精度低，而且对机械部件的精度要求高，稳定性不好。另外，采用PZT压电陶瓷(锆钛酸铅)技术通过改变法布里-珀罗标准具的腔长，可以提高调谐精度和速度，但是不易做到小型化，且驱动电路也较复杂；改变标准具的温度也可以实现较大范围的调谐，但是，该方法的缺点是速度慢。同时，单一法布里-珀罗标准具的滤波输出特性是一个光频率间隔为自由光谱范围的多模输出。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，将液晶相位调制器放置在法布里-珀罗标准具的腔内实现对透过法布里-珀罗滤波器的线偏振光频率的连续、快速和精密调谐功能，并将法布里-珀罗腔的两个反射面设置为带通滤波器或阶跃式滤波器和根据所设置的所述带通滤波器的透射带宽或所述阶跃式滤波器的透射带宽来设置法布里-珀罗腔的自由光谱范围实现所述可调谐法布里-珀罗滤波器的单模输出。本专利技术解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的: 第一种结构:一种使用可调谐法布里-珀罗滤波器的光谱分析设备包括依次安装起来的一个光学隔离器、一个偏振分光器、一个平行偏振光可调谐法布里-拍罗滤波器、一个垂直偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器、第一光电探测装置、第二光电探测装置、所述平行偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动源、所述垂直偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动源、所述第一光电探测器的驱动和信号接收电路、所述第二光电探测器的驱动和信号接收电路以及驱动控制和数据分析系统，入射光首先通过所述光学隔离器后，经所述偏振分光器将入射光分成平行偏振光和垂直偏振光，所述平行偏振光通过所述平行偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器后，被所述第一光电探测装置接收，所述垂直偏振光通过所述垂直偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器后，被所述第二光电探测装置接收，由所述驱动控制和数据分析系统进行频谱数据分析。而且，所述平行偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器包括第一带通滤波器、液晶相位调制器和第二带通滤波器，液晶相位调制器设置在由第一带通滤波器和第二带通滤波器构成的法布里-珀罗滤波器的腔内，通过控制法布里-珀罗腔内液晶相位调制器实现滤波器的调谐功能。而且，所述的第一带通滤波器和第二带通滤波器是一种在光学透明材料的内表面上设置的多层介质膜的带通滤波器并具有相同的透射带宽，在所述带通滤波器的通带内可根据对透射光的锐度系数的要求设置不同的反射率，反射率越高，透射光的频谱越窄，一般对于光谱分析的应用，该反射率设置在70%和95%之间，在通带以外设置100%或接近100%的反射率，且在光学透明材料的外表面上设置光学增透膜。而且，所述的第一带通滤波器和第二带通滤波器的通带宽度小于所述法布里-珀罗滤波器的自由光谱范围，使得透过所述可调谐窄带光学滤波设备的光信号为单模光信号。第二种结构:一种使用可调谐法布里-珀罗滤波器的光谱分析设备包括一个长波通阶跃滤波器、液晶相位调制器和一个短波通阶跃滤波器，液晶相位调制器设置在由所述长波通阶跃滤波器和所述短波通阶跃滤波器构成的法布里-珀罗滤波器的腔内，通过控制所述法布里-珀罗腔内液晶相位调制器实现滤波器的调谐功能，根据所需的透射光带宽的要求，通过对所述的长波通阶跃滤波器和短波通阶跃滤波器设置不同的截止光频率和所述可调谐法布里-珀罗滤波器的自由光谱范围，可以控制透过所述可调谐窄带光学滤波设备的光信号的模的数量。而且，所述的长波通阶跃滤波器和短波通阶跃滤波器是一种在光学透明材料的内表面上设置的多层介质膜的光学滤波器，所述的长波通阶跃滤波器对于小于截止频率的光具有100%或接近100%的反射率，所述的短波通阶跃滤波器对于大于截止频率的光具有100%或接近100%的反射率；在所述的长波通阶跃滤波器和短波通阶跃滤波器的通带内可根据对透射光的锐度系数设置不同的反射率，一般对于光谱分析的应用，该反射率设置在70%和95%之间，且在光学透明材料的外表面上设置光学增透膜，所述的长波通阶跃滤波器的截止频率小于所述的短波通阶跃滤波器的截止频率，由所述的长波通阶跃滤波器的截止频率和所述短波通阶跃滤波器的截止频率构成所述的法布里-珀罗滤波器的通带范围，该通带范围大于所述的法布里-珀罗滤波器的自由光谱范围以实现单模输出。而且，所述的液晶相位调制器采用的是向列相型液晶材料，液晶材料的厚度为几微米至十几微米。而且，所述垂直偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器与所述平行偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器具有相同的结构，但光轴与所述平行偏振光可调谐法布里-珀罗滤波器垂直。而且，所述控制电路和数据分析系统包括一个以数字信号处理器以及嵌入式软件为核心的系统用于控制所述平行可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动源、所述垂直可调谐法布里-珀罗滤波器的驱动源、驱动第一光电探测器和接收第一光电探测器的光功率信号、驱动第二光电探测器和接收第二光电探测器的光功率信号以及接收外界控制信号和输出信号，以实现所述光谱分析设备对入射光的功率和光谱的检测功能。本专利技术的优点和积极效果是: 本专利技术设计合理，实现对所测光信号的功率和频谱进行连续、快速和精密的测试，具有结构简单、无机械移动部件、性能稳定可靠、成本低、尺寸小、易于安装及生产等特点，可满足对于要求尺寸小和极端工作环境下的可靠运行，可广泛用于在激光器、光学测试、光纤通讯、生物、医疗器械和光纤传感器网络等领域中。【专利附图】【附图说明】图1是一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高培良，
申请(专利权)人：天津奇谱光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：