[实用新型]宽带参考光源光频域游标法光谱仪有效
申请号: | 201220106990.3 | 申请日: | 2012-03-21 |
公开(公告)号: | CN202547780U | 公开(公告)日: | 2012-11-21 |
发明(设计)人: | 王允韬;阮驰;郁菁菁;刘志麟 | 申请(专利权)人: | 昆山煜肸传感器科技有限公司 |
主分类号: | G01J3/45 | 分类号: | G01J3/45;G01J3/02 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 宽带 参考 光源 光频域 游标 光谱仪 | ||
技术领域
本实用新型涉及一种宽带参考光源光频域游标法光谱仪,属于光谱探测领域,可以应用于物质的吸收光谱的测定、光通信和光纤传感等领域。
背景技术
测定光谱的现有技术目前主要有两类。一类是将不同波长的光波分布在不同的空间方向上,其中常见的分光元件是棱镜和光栅。另一类是将不同波长的光波在时间上分开,其中常见的是傅里叶变换光谱仪,可以利用迈克耳逊干涉仪或者马赫-曾德干涉仪实现。
在先技术之一,利用光栅将不同波长的光波分散到不同的空间方向,利用线性探测器阵列或者线性图象传感器(如CCD或者CMOS图像传感器)探测不同波长光波的功率,由此得到待测光谱。这种方法的优点是:响应速度快,波长分辨率也可以很高。缺点主要在于探测器和光栅之间需要较大的距离,因而导致机械加工困难,设备庞大笨重,而且价格昂贵。
在先技术之二,将光波导入一个迈克耳逊或者马赫-曾德干涉仪,输出的光波是两臂中传输的光波的相干光,其功率是波长和相位差的函数。通过调节一条光臂的长度,改变相位差,可以得到光功率随腔长的变化。而光谱与这个信号的关系正好是余弦傅里叶变换,因此,通过求解逆傅里叶变换,可以得到待测光谱。这种方法的优点是,光谱探测范围和波长分辨率都很高。缺点是:非常耗费时间,不能够测量变化较快的光谱;具有运动部件,对机械加工的要求也很高;设备也庞大而昂贵。因此如何克服现有技术中上述技术问题,成为本领域普通技术人员努力的方向。
发明内容
本实用新型目的是提供一种宽带参考光源光频域游标法光谱仪,其避免了使用体积较大的迈克耳逊干涉仪和光栅-图像传感器结构,而实现光频率选择;且可以在很小的幅度上调谐谐振腔的腔长,避免了采用活动部件所产生的技术问题。
为达到上述目的,本实用新型采用的技术方案是:一种用于频率选择的光频域游标法光谱仪,包括:
入射准直透镜,用于将待测入射光耦合入光纤;
光电探测装置,用于将光波转化为电信号;
前置放大模块,用于将来自所述光电探测装置的电信号进行放大处理;
宽带光源,用于提供一稳频基准光波;
幅度调制器,将来自所述宽带光源的稳频基准光波调制为一幅度调制光波;
光纤耦合器,将来自所述幅度调制器幅度调制光波与来自所述入射准直透镜的待测入射光叠加在一起;
可调谐F-P干涉仪,其通过调谐腔长在来自所述光纤耦合器光波中选择一系列单色光波通过;
F-P标准具,用于提取来自所述可调谐F-P干涉仪中特定频率的光波;
低通滤波器,用于提取光电信号中待测光波所产生的电信号;
带通滤波器,带通滤波器的通带的中心频率等于所述幅度调制器的频率,用于提取光电信号中宽带光源所产生的电信号;
功率测量模块,根据来自所述低通滤波器电信号计算光功率,依次测量和记录待测光波中不同频率的光波并储存光功率数据;
波长解调模块,根据来自所述带通滤波器的信号,用于分析当前所测量的光波的频率。
由于上述技术方案运用,本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效果:
1、本实用新型利用两个体积很小的谐振腔实现了光频率选择的功能,避免了使用体积较大的迈克耳逊干涉仪,或者是光栅-图像传感器结构中较长的自由空间传播距离。
2、本实用新型只需要一个光电探测器,避免了使用价格昂贵的仪器级的图像传感器。
3、本实用新型在扫描光频率的过程中只需要在很小的幅度上调谐谐振腔的腔长。因此可以采用电光调制等手段,避免了采用活动部件所造成的问题。
4、本实用新型的频谱分辨率由标准具的自由光谱范围决定,可以很容易地达到极高的分辨精度。
附图说明
图1为本实用新型的结构;
图2为谐振腔的功率透射谱;
图3为F-P标准具和可调谐F-P干涉仪的功率透射谱;
图4为通过调谐可调谐F-P干涉仪实现频率扫描;
图5为调谐谐振腔长度的电压信号。
以上附图中:1、入射准直透镜;2、可调谐F-P干涉仪;3、F-P标准具;4、光电探测装置;5、前置放大模块;6、光纤耦合器;7、宽带光源;8、幅度调制器;9、低通滤波器;10、带通滤波器;11、功率测量模块;12、波长解调模块;13、光纤隔离器。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
实施例:一种用于频率选择的光频域游标法光谱仪,如附图所示,包括:
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