[发明专利]一种波长定标系统及方法

权利要求书

1.一种波长定标系统，其特征在于，包括：光源、第一耦合透镜、第一光纤、准直透镜、偏振元件、棱镜波导、第二耦合透镜、第二光纤、待定标光谱仪和计算机，其中：所述光源发出的光到达第一耦合透镜，经聚焦耦合后进入第一光纤，经第一光纤进入所述准直透镜准直后得到一束平行光；所述偏振元件设置在所述准直透镜和所述棱镜波导之间，所述准直透镜准直后的所述平行光经所述偏振元件以一角度入射所述棱镜波导的一侧，在所述棱镜波导另一侧对称位置出射反射光，该反射光经第二耦合透镜收集耦合进入所述第二光纤的输入端；所述第二光纤具有至少一个输出端，每个输出端连接一台所述待定标光谱仪，所述第二耦合透镜出来的光经所述第二光纤进入所述待定标光谱仪，所述待定标光谱仪连接所述计算机，所述计算机记录出射光谱数据；

所述棱镜波导由等腰直角棱镜和平板波导组成，所述等腰直角棱镜设置在所述平板波导上方，所述准直透镜准直后的所述平行光经所述偏振元件入射到所述腰直角棱镜一侧直角边，并在所述棱镜波导另一侧直角边的对称位置出射反射光。

2.根据权利要求1所述的波长定标系统，其特征在于，所述平板波导为设置在玻璃衬底上的三层平板波导，包括波导覆盖层、介质层和底层，所述波导覆盖层是金膜，镀在等腰直角棱镜的底面；介质层位于波导覆盖层和底层之间；所述底层也是金膜，镀在玻璃衬底上表面，从而在棱镜底面与玻璃衬底上方形成了双面金属包覆波导。

3.根据权利要求2所述的波长定标系统，其特征在于，所述波导覆盖层是几十纳米的金膜。

4.根据权利要求2所述的波长定标系统，其特征在于，所述底层是厚度为几百纳米的金膜。

5.根据权利要求1所述的波长定标系统，其特征在于，所述等腰直角棱镜是由玻璃材料制作而成。

6.根据权利要求1-5任一项所述的波长定标系统，其特征在于，所述偏振元件置于准直透镜与棱镜波导之间，并且在放置时保证偏振元件的偏振方向垂直于入射光平面，以便滤掉不需要的模式的吸收峰，保证只有一个模式的吸收峰被待定标光谱仪接收。

7.一种采用权利要求1-6任一项所述系统的波长定标方法，其特征在于，包括：

步骤1：根据棱镜波导的波导材料和结构参数以及平行光的入射角度，计算出波导在一定入射角下的吸收反射谱每个吸收峰的波长；

步骤2：根据步骤1的结果，对比待定标光谱仪测得的实际吸收峰的像素位置进行定标拟合；

步骤3：使用已知标准光源的谱线定标误差进行波导芯层厚度和入射角度的微调修正，从而完成定标。

8.根据权利要求7所述的波长定标方法，其特征在于，步骤3中：所述微调修正，过程如下：

用待定标光谱仪测至少一条标准光源的谱线，记录所述标准光源的谱线在探测器上的像素位置，计算出定标出来的标准光源谱线波长和实际光源波长相差多少，同时以微小尺度增大或减小芯层厚度和入射角度观察光源定标误差随设定芯层厚度和入射角度的变化趋势，按照使定标误差减小的方向调整芯层厚度和入射角度直到误差达到设定的阈值；

确定了波导结构参数和入射角度后得到计算出来的吸收峰波长位置，然后拟合出测得的波导反射光谱中每个吸收峰对应的探测器像素位置，将吸收峰波长和记录的像素位置对应多项式拟合，拟合阶次根据效果选择，得到定标参数，完成定标。

9.根据权利要求8所述的波长定标方法，其特征在于，所述阈值越小定标越精准。