[发明专利]一种低分辨光纤单色仪

说明书

技术领域

本发明涉及光纤器件领域，尤其涉及一种低分辨光纤单色仪。

背景技术

光纤光谱测量以及基于光纤光谱的传感技术方法中，色散元件有光纤光栅、AWG波分复用器、多层膜滤色片、马赫-泽德干涉、法布里-珀罗微光学元件等类型；信号光波长范围较宽、对波长的分辨精度要求不高时，还常常使用小型光纤光谱仪来解析出低分辨光谱。相较之下，本发明的光纤单色仪能够提供低分辨率的色散，且体积微小、制造工艺稳定可靠、使用便利，在产品的成本和应用领域范围方面有很大优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可用于低分辨光谱测量和光学传感的低分辨光纤单色仪，具体应用包括温度传感、化学传感、吸收率测量分析、色度学测量等。

本发明是这样来实现的，一个Y形多模光纤分束器的两个同侧的光纤分支分别用于激发光和信号光的传输，其中信号光出射光纤的端面相对于光纤轴向呈特定角度倾斜，透射式光栅制作在信号光出射光纤的端面，光电转换元件与信号光出射光纤同轴安装。

Y形多模光纤分束器的信号光出射光纤的端面相对于光纤轴向的倾斜角为γ= 90° – arcsin{λ/[d(n₁–1)]}。

所述的透射式光栅的每条刻痕都垂直于光纤轴向和信号光出射光纤端面的倾斜方向，并平行等距分布。

是所述的Y形多模光纤分束器的分支比根据激发光强度、信号光强度来确定，通常取50/50。

信号光出射光纤的端面研磨或切割出的倾斜角γ= 90° – arcsin{λ/[d(n₁–1)]}使信号光中心波长的一级衍射方向沿光纤轴向。

透射式光栅直接光刻在、或者平行粘贴在、或者模压复制在信号光出射光纤的端面。

本发明所述的透射式光栅，其特征是光栅直接光刻在、或者平行粘贴在、或者模压复制在信号光出射光纤的端面。制作方法取决于精度要求和光纤材质。

本发明的优点是：便捷的组装方式，极小的器件尺寸，使用便利、成本低廉。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明A的局部方大图。

在图中，1、Y形多模光纤分束器11、激发光入射光纤12、信号光出射光纤13、光纤尾纤2、透射式光栅3、光电转换元件

图中显示信号光中心波长λ的一级衍射沿光纤轴向传播，进入光电转换元件的情况。n₁为光纤纤芯折射率；n₂为空气折射率；θ为信号光束与信号光出射光纤端面法线的夹角；Ф为衍射角；γ为信号光出射光纤的端面的倾斜角。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明是这样来实现的，它包括一个Y形多模光纤分束器1，分束器的两个同侧的分支分别用于激发光和信号光的传输，激发光经激发光入射光纤11注入传感器探针，信号光经信号光出射光纤12导出，激发光被部分吸收部分反射、或者激发光的波长被调制发生在Y形多模光纤波导分束器另一侧的光纤尾纤13上。信号光出射光纤12的端面相对于光纤轴向呈特定角度倾斜，透射式光栅2制作在信号光出射光纤12的端面。信号光通过透射式光栅2后被色散为单色光。属于一级衍射的单色光的中心波长成分沿信号光出射光纤12的轴向出射。同轴安装在信号光出射光纤12末端的光电转换元件3接收已经色散了的信号光，输出信号光中各不同波长成分的光强度相对值，即信号光的光谱。

本发明所述的Y形多模光纤分束器1的信号光出射光纤12的端面相对于光纤轴向的倾斜角为γ，且γ= 90° – arcsin{λ/[d(n₁–1)]}。其中λ为信号光的中心波长，d为所述的透射式光栅2的光栅常数，n₁为光纤纤芯的折射率或有效折射率。

本发明所述的透射式光栅2的每条刻痕都垂直于光纤轴向和信号光出射光纤端面的倾斜方向，并平行等距分布。