技术领域
[0001] 本
发明涉及光学测量技术领域,尤其涉及一种基于斜坡滤波器的高精度激光波长的测量方法。
背景技术
[0002] 光波长测量技术在高速光通信、光纤传感、计量科学以及
基础研究等领域都有着重要的应用。现有的光波长测量系统,大多数都是基于经典的光学干涉或者衍射原理制成。例如,作为主流的基于迈克尔逊干涉原理的
光谱仪,通过比较输入波长与一个内部参考标准波长来标定被测光的波长。这类波长计具有测量精度高的特点,但是对运动部件的行程-6
要求较高,如要达到10 量级的精度,对于633nm波长来说,运动部件的行程大约在15mm,因此不宜在易受机械振动影响的工作环境中使用。再如,基于费索干涉的激光波长计,由于其光学系统需要耦合较多的光学元件,光学调谐和光路对准的难度较高,并且其干涉图形的周期和
相位测量,是通过将光电探测器输出的电
信号以数字滤波方法找出干涉条纹的零点
位置,以确定干涉图的周期和相位,再计算求得待测激光的波长。因此测量速度仅为2~3次/秒,限制了波长计在快速实时测量控制中的应用。此外,基于标准具的激光波长监测装置,是根据理论控制增益介质
温度粗调
激光器输出波长,调整标准具的温度为设定温度,按标准具传输效率得到输出激光波长。由于标准具的自由光谱区间较窄,所以需要明确输出波长落在标准具的哪个自由光谱区间内。光纤型激光波长计,则基于Fe透明空心
阴极灯的光电偶效应制成,校准波长的精度可达0.01pm,但该波长测量装置含有光栅单色仪、高灵敏度CCD
光接收器、波长校准装置和波长精测装置等,因此结构相对复杂,成本较高。还有使用衍射光栅及CMOS(或CCD)矩阵光接收器的波长计,虽没有运动部件,但由于作为接收器的CMOS矩阵价格昂贵,而且光波
分辨率受矩阵排列
密度的影响,因此精度越高的波长计价格就越昂贵。总的来说,目前波长测量仪器总体处于精度较高则价格昂贵,或者体积较大却不便携带的现状,鲜见精度高、成本低同时体积轻巧的波长测量仪报道。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种基于斜坡滤波器的高精度激光波长测量仪,具有精度高、体积小、结构简单、成本低等特点,主要用于C波段(1528nm~1565nm)激光器波长的实时测量。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于斜坡滤波器的高精度激光波长测量仪,包括:光纤
法兰盘、光
衰减器、窄线宽
光源、
耦合器、隔离器、增益平坦滤波器和波长监测组件;所述波长监测组件,由斜坡滤波器和光电探测器相连构成。
[0005] 所述光纤法兰盘用来连接被测光源和激光波长测量仪,使被测光源通过光纤法兰盘接入激光波长测量仪;所述光衰减器连接至光纤法兰盘的另一端,所述窄线宽光源与所述光衰减器通过耦合器相连,经隔离器和增益平坦滤波器进入斜坡滤波器;
[0006]
光信号经增益平坦滤波器后
波形平坦;经斜坡滤波器后,不同波长的光的光功率将发生变化,由波长监测组件转换为
电信号输出;经
数据采集和AD转换,计算出实时波长和相应参数,并与波长校准光源所记录的标准波长和相应参数进行比对,据此计算并读取被测激光器所输出的实时光波长值。
[0007] 在一较佳
实施例中:所述窄线宽光源,用于波长测量仪的校准,其中心波长为1550nm,线宽为KHz量级。
[0008] 在一较佳实施例中:所述增益平坦滤波器的带宽
覆盖光纤通信C波段。
[0009] 在一较佳实施例中:所述斜坡滤波器的带宽涵盖光纤通信C波段。
[0010] 在一较佳实施例中:当波长测量仪无须校准时,所述窄线宽光源处于关闭不工作状态;当波长测量仪需要校准时,仪器在没有被测光源接入的条件下进行。
[0011] 在一较佳实施例中:所述窄线宽光源发出的光信号由波长监测组件接收,通过斜坡滤波器和光电探测器转换为电信号,计算并读取实时的光波长值,将该光波长值与预设的标准波长进行比较,当二者之间的偏差大于预设的偏差
阈值时,计算出补偿参数,对波长监测组件进行数据补偿;
[0012] 重复此过程,再次测量校准光源的实时波长,直至所述偏差小于测量仪预设的偏差阈值为止,则表示测量仪校准完成。
[0013] 相较于
现有技术,本发明的有益效果是:
[0014] 1.采用简单且成本较低的斜坡滤波器作为激光器波长监测组件的核心元件,测量精度可达pm量级,测量范围可覆盖整个光通信C波段,结构简单、易于实现、成本低廉。
[0015] 2.采用1550nm窄线宽光源作为波长测量仪的校准光源,可保证校准的精度,使仪器的测量精度保持在pm量级。
[0016] 3.采用增益平坦滤波器,使输入至波长监测组件的光在全波段具有良好的平坦性,以提高波长测量的精确度。
附图说明
[0017] 图1是本发明的原理图。
具体实施方式
[0018] 以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明;但本发明的一种基于斜坡滤波器的高精度激光波长测量仪不局限于此实施例。
[0019] 实施例1
[0020] 参见图1所示,本发明的一种基于斜坡滤波器的高精度激光波长测量仪,包括:光纤法兰盘2、光衰减器3、1550nm窄线宽光源4、耦合器5、隔离器6、增益平坦滤波器7和波长监测组件8组成;所述波长监测组件8,由斜坡滤波器801和光电探测器802相连构成。
[0021] 将被测光源1通过光纤法兰盘2连接至激光波长测量仪,激光波长测量仪中首先有光衰减器3连接至光纤法兰盘2,对被测光源1的光功率进行适当衰减,保证输入至波长测量仪的光功率在合理的范围,以免输入光功率太大给波长测量仪带来损坏。
[0022] 被测光源1的光信号经光衰减器3、耦合器5、隔离器6、增益平坦滤波器7,传输至波长监测组件8。所述隔离器6,用于避免光路中的回波对1550nm窄线宽校准光源4以及被测光源1造成干扰和损害。所述增益平坦滤波器7,其带宽涵盖光纤通信C波段(1528nm~1565nm),约40nm,使被测光源1输入至波长监测组件8的光在全波段具有良好的平坦性,以提高波长测量的精确度。
[0023] 采用斜坡滤波器监测激光波长的具体解释如下:所述波长监测组件8,用于接收并监测被测光源1的波长。所述斜坡滤波器801,其带宽涵盖光纤通信C波段(1528nm~1565nm),约40nm,使输入至波长监测组件的光信号,都包含在斜坡滤波器801的带宽范围内。光信号经增益平坦滤波器7后波形平坦,不同波长的光其光功率大小几乎相同。再经斜坡滤波器801后,不同波长的光,其光功率将发生变化,并由光电探测器802转换为电信号输出。经数据采集和AD转换,计算出实时波长和相应参数,并与波长校准光源所记录的标准波长和相应参数进行比对,据此计算并读取被测激光器所输出的实时光波长值。
[0024] 采用1550nm窄线宽光源做波长校准的具体解释如下:所述1550nm窄线宽光源4,用于波长测量仪的校准以及标准波长的定标,其中心波长为1550.1200nm,线宽为KHz量级。当波长测量仪开启时,确保没有被测激光器接入仪器。校准光源4发出中心波长为1550.1200nm的窄线宽激光,经过第一耦合器5,经隔离器6、增益平坦滤波器7进入波长监测组件8。经斜坡滤波器801的光信号,由光电探测器802转换为电信号,经数据采集和AD转换,计算出实时波长和相应参数。将该光波长值与预设的标准波长进行比较,当二者之间的偏差大于预设的偏差阈值(本实施例为0.5pm)时,计算出补偿参数,对波长监测组件进行数据补偿。重复此过程,再次测量校准光源的实时波长,直至所述偏差小于测量仪预设的偏差阈值(本实施例为0.5pm)为止,则表示测量仪校准完成;方可关闭1550nm窄线宽校准光源,进行被测光源的波长监测。
[0025] 上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种基于斜坡滤波器的高精度激光波长测量仪,但本发明并不局限于此实施例,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单
修改、等同变化与修饰,均落入本发明技术方案的保护范围内。