本发明专利技术公开了一种基于光纤F‑P滤波器的全光纤滤波装置，包括相互连接的光纤耦合和分路装置和二级级联全光纤滤波装置。本发明专利技术由光纤耦合器、光纤带通滤波器和光纤F‑P滤波器构成，在分光技术上完全采用光纤结构，将望远镜接收的大气回波信号经光纤耦合至全光纤分光系统，利用光纤与光纤的连接实现全光纤的输入与滤波输出，大大减小了分光系统的体积和重量，该装置更具有系统稳定，可靠性高和抗干扰性能强的结构优点。同时从光谱特性上可分别提取大气中水汽分子的振动拉曼散射信号、氮气分子的振动拉曼散射信号和米‑瑞利散射信号，并在拉曼通道中高度抑制米‑瑞利散射信号和其他杂散光信号。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光雷达大气探测
，具体涉及一种基于光纤F-P滤波器的全光纤滤波装置。
技术介绍
激光雷达是一种主动式的现代光学遥感设备，具有很高的空间、时间分辨能力和很高的探测灵敏度等优点，广泛应用于(1)大气光学参数相能见度的探测；(2)气溶胶和烟羽的探测；(3)大气风和湍流的探测；(4)大气气体成份浓度和分布的探测；(5)大气温度和水汽含量的探测。拉曼激光雷达利用激光与大气介质的拉曼散射作用，通过探测介质的拉曼散射光对介质的密度等信息进行探测的光学探测手段。振动拉曼激光雷达是利用大气中气体分子(如氮气、氧气和水汽)的后向散射回波信号与密度的相互依存关系，通过探测其振动拉曼散射信号的变化获得对大气水汽含量的反演。而高效率的拉曼分光系统的设计一直是水汽探测水汽拉曼激光雷达的关键技术之一。目前，国内外拉曼激光雷达系统中多采用干涉滤光片、衍射光栅等分光器件提取所需的拉曼散射回波信号。但是这些传统分光系统一般具有体积较大、结构不紧凑、光路调整复杂、可靠性差等不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于光纤F-P滤波器的全光纤滤波装置，解决现在技术中存在的体积大、可靠性差、调整复杂等问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种基于光纤F-P滤波器的全光纤滤波装置，包括相互连接的光纤耦合和分路装置和二级级联全光纤滤波装置，望远镜系统接收到的大气后向散射回波信号先经光纤耦合和分路装置分成三路，然后经二级级联全光纤滤波装置进行滤波。本专利技术的特点还在于，光纤耦合和分路装置包括多模光纤和与多模光纤连接的1×3光纤分路器，其中光纤分路器由光纤耦合器I和光纤耦合器II串联构成，多模光纤的输出端与光纤耦合器I的输入臂a0连接，光纤耦合器I按耦合比50:50在输出臂a1和输出臂a2分别输出，光纤耦合器I的输出臂a2与光纤耦合器II串联，光纤耦合器II按耦合比50:50在输出臂b2和输出臂b3输出，输出臂a1、输出臂b2和输出臂b3分别与二级级联全光纤滤波装置连接。光纤耦合器I和光纤耦合器II的光谱范围不同。输出臂a1、输出臂b2和输出臂b3的能量分配比例为5：2.5：2.5。二级级联全光纤滤波装置，包括与输出臂a1熔接的光纤带通滤波器I和与光纤带通滤波器I熔接的光纤F-P滤波器I，形成第一光纤通道、输出臂b2熔接的光纤带通滤波器II和与光纤带通滤波器II熔接的光纤F-P滤波器II，形成第二光纤通道、输出臂b3熔接的光纤带通滤波器III和与光纤带通滤波器III熔接的光纤F-P滤波器III，形成第三光纤通道。第一光纤通道为水汽拉曼散射通道，第二光纤通道为氮气拉曼散射通道，第三光纤通道为米散射通道。在第一光纤通道中，输出臂a1熔接至光纤带通滤波器I的输入端，光纤带通滤波器I的输出端与光纤F-P滤波器I的输入端口熔接。在第二光纤通道中，输出臂b2与光纤带通滤波器II的输入端熔接，光纤带通滤波器II的输出端与光纤F-P滤波器II的输入端口熔接。在第三光纤通道中，输出臂b3与光纤带通滤波器III的输入端熔接，光纤带通滤波器III的输出端与光纤F-P滤波器III的输入端口熔接。光纤带通滤波器I的中心波长为660nm，带宽在20～30nm，带外抑制率达到3个数量级的光谱特性；光纤带通滤波器II的中心波长为606nm，带宽在20～30nm，带外抑制率达到3个数量级的光谱特性；光纤带通滤波器III的中心波长为532nm，带宽在20～30nm，带外抑制率达到3个数量级的光谱特性。本专利技术的有益效果是，本专利技术基于光纤F-P滤波器的全光纤滤波装置，由光纤耦合器、光纤带通滤波器和光纤F-P滤波器构成，在分光技术上完全采用光纤结构，将望远镜接收的大气回波信号经光纤耦合至全光纤分光系统，利用光纤与光纤的连接实现全光纤的输入与滤波输出，大大减小了分光系统的体积和重量，该装置更具有系统稳定，可靠性高和抗干扰性能强的结构优点。同时从光谱特性上可分别提取大气中水汽分子的振动拉曼散射信号、氮气分子的振动拉曼散射信号和米-瑞利散射信号，并在拉曼通道中高度抑制米-瑞利散射信号和其他杂散光信号。附图说明图1是本专利技术基于光纤F-P滤波器的全光纤滤波装置的结构示意图；图2是本专利技术全光纤滤波装置中光纤耦合和分路装置的结构示意图；图3是本专利技术中光纤分路器输出臂a1的输出光谱特性；图4是本专利技术中光纤分路器输出臂b2的输出光谱特性；图5是本专利技术中光纤分路器输出臂b3的输出光谱特性；图6是本专利技术中第一光纤通道(水汽通道)中光纤F-P滤波器I的输出端口的光谱特性输出图；图7是拉曼激光雷达系统对大气水汽探测信噪比分析。图中，1.多模光纤，2.1×3光纤分路器，3.光纤带通滤波器I，4.光纤F-P滤波器I，5.光纤带通滤波器II，6.光纤F-P滤波器II，7.光纤带通滤波器III，8.光纤F-P滤波器III，9.光纤耦合器I，10.光纤耦合器II。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术基于光纤F-P滤波器的全光纤滤波装置，如图1所示，包括相互连接的光纤耦合和分路装置和二级级联全光纤滤波装置，望远镜系统接收到的大气后向散射回波信号先经光纤耦合和分路装置分成三路，然后经二级级联全光纤滤波装置进行滤波。如图2所示，光纤耦合和分路装置包括多模光纤1和与多模光纤1连接的1×3光纤分路器2，其中光纤分路器2由光纤耦合器I9和光纤耦合器II10串联构成，多模光纤1的输出端与光纤耦合器I9的输入臂a0连接，光纤耦合器I9按耦合比50:50在输出臂a1和输出臂a2分别输出，光纤耦合器I9的输出臂a2与光纤耦合器II串联，光纤耦合器II10按耦合比50:50在输出臂b2和输出臂b3输出，输出臂a1、输出臂b2和输出臂b3分别与二级级联全光纤滤波装置连接。光纤耦合器I9和光纤耦合器II10的光谱范围不同。输出臂a1、输出臂b2和输出臂b3的能量分配比例为5：2.5：2.5。二级级联全光纤滤波装置，包括与输出臂a1熔接的光纤带通滤波器I3和与光纤带通滤波器I3熔接的光纤F-P滤波器I4，形成第一光纤通道、输出臂b2熔接的光纤带通滤波器II5和与光纤带通滤波器II5熔接的光纤F-P滤波器II6，形成第二光纤通道、输出臂b3熔接的光纤带通滤波器III7和与光纤带通滤波器III7熔接的光纤F-P滤波器III8，形成第三光纤通道。第一光纤通道为水汽拉曼散射通道，第二光纤通道为氮气拉曼散射通道，第三光纤通道为米散射通道。在第一光纤通道中，输出臂a1熔接至光纤带通滤波器I3的输入端，光纤带通滤波器I3的输出端与光纤F-P滤波器I4的输入端口熔接。在第二光纤通道中，输出臂b2与光纤带通滤波器II5的输入端熔接，光纤带通滤波器II5的输出端与光纤F-P滤波器II6的输入端口熔接。在第三光纤通道中，输出臂b3与光纤带通滤波器III7的输入端熔接，光纤带通滤波器III7的输出端与光纤F-P滤波器III8的输入端口熔接。光纤带通滤波器I3的中心波长为660nm，带宽在20～30nm，带外抑制率达到3个数量级的光谱特性；光纤带通滤波器II5的中心波长为606nm，带宽在20～30nm，带外抑制率达到3个数量级的光谱特性；光纤带通滤波器III7的中心波长为532nm，带宽在20～30nm，带外抑制率达到3个本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于光纤F‑P滤波器的全光纤滤波装置，其特征在于，包括相互连接的光纤耦合和分路装置和二级级联全光纤滤波装置，望远镜系统接收到的大气后向散射回波信号先经光纤耦合和分路装置分成三路，然后经二级级联全光纤滤波装置进行滤波。
【技术特征摘要】
1.一种基于光纤F-P滤波器的全光纤滤波装置，其特征在于，包括相互连接的光纤耦合和分路装置和二级级联全光纤滤波装置，望远镜系统接收到的大气后向散射回波信号先经光纤耦合和分路装置分成三路，然后经二级级联全光纤滤波装置进行滤波。2.根据权利要求1所述的基于光纤F-P滤波器的全光纤滤波装置，其特征在于，所述光纤耦合和分路装置包括多模光纤(1)和与所述多模光纤(1)连接的1×3光纤分路器(2)，其中1×3光纤分路器(2)由光纤耦合器I(9)和光纤耦合器II(10)串联构成，所述多模光纤(1)的输出端与光纤耦合器I(9)的输入臂a0连接，所述光纤耦合器I(9)按耦合比50:50在输出臂a1和输出臂a2分别输出，所述光纤耦合器I(9)的输出臂a2与光纤耦合器II(10)串联，所述光纤耦合器II(10)按耦合比50:50在输出臂b2和输出臂b3输出，输出臂a1、输出臂b2和输出臂b3分别与所述二级级联全光纤滤波装置连接。3.根据权利要求2所述的基于光纤F-P滤波器的全光纤滤波装置，其特征在于，所述光纤耦合器I(9)和光纤耦合器II(10)的光谱范围不同。4.根据权利要求2所述的基于光纤F-P滤波器的全光纤滤波装置，其特征在于，所述输出臂a1、输出臂b2和输出臂b3的能量分配比例为5：2.5：2.5。5.根据权利要求2所述的基于光纤F-P滤波器的全光纤滤波装置，其特征在于，所述二级级联全光纤滤波装置，包括与输出臂a1熔接的光纤带通滤波器I(3)和与光纤带通滤波器I(3)熔接的光纤F-P滤波器I(4)，形成第一光纤通道、与输出臂b2熔接的光纤带通滤波器II(5)和与光纤带通滤波器II(5)熔接的光纤F-P滤波器...
【专利技术属性】
技术研发人员：王玉峰，华灯鑫，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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