[发明专利]一种气体折射率的测量装置

说明书

本发明公开了一种气体折射率的测量装置，包括宽谱光源、电光调制器和计算器，宽谱光源输出端连接第一光纤耦合器，第一光纤耦合器的一个输出端与气体测量池连接，气体测量池的输出光和第一光纤耦合器的输出光经过第二光纤耦合器合束，第一光纤耦合器、气体测量池和第二光纤耦合器构成一个马赫曾德干涉仪，马赫曾德干涉仪的输出端连接电光调制器，电光调制器输出的调制信号经过色散光纤后入射到高速光电探测器上，高速光电探测器将光信号装换成微波信号并通过低噪放放大，低噪放输出端连接微波功分器；本发明可实现高精度折射率的测量，同时也适用于测量透明液体和固体的折射率。

技术领域

本发明涉及一种测量装置，具体为一种气体折射率的测量装置。

背景技术

折射率是光在真空(因为在空气中与在真空中的传播速度差不多，所以一般用在空气的传播速度)中的速度与光在该材料中的速度之比率。材料的折射率越高，使入射光发生折射的能力也就越强。折射率越高，镜片越薄，即镜片中心厚度相同，相同度数同种材料，折射率高的比折射率低的镜片边缘更薄。折射率与介质的电磁性质密切相关，折射率是表征物质光学物质特性的基本物理量，该参数是决定物质合成、制造和在各领域中应用的重要条件。

目前气体折射率的测量方法有光干涉法、表面等离子提共振法、光纤传感方法和临界角法，这些方法往往存在测量分辨率不高的缺陷，不能满足精确测量的要求，因此本发明提出一种新的基于微波光子技术的微波气体折射率测量方法，已解决上述问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有气体折射率测量装置测量分辨率不高的缺陷，提供一种气体折射率的测量装置，从而解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明为一种气体折射率的测量装置，包括宽谱光源、电光调制器和计算器，宽谱光源输出端连接第一光纤耦合器，第一光纤耦合器的一个输出端与气体测量池连接，气体测量池的输出光和第一光纤耦合器的输出光经过第二光纤耦合器合束，第一光纤耦合器、气体测量池和第二光纤耦合器构成一个马赫曾德干涉仪，马赫曾德干涉仪的输出端连接电光调制器，电光调制器输出的调制信号经过色散光纤后入射到高速光电探测器上，高速光电探测器将光信号装换成微波信号并通过低噪放放大，低噪放输出端连接微波功分器，微波功分器将一部分微波信号注入到电光调制器中，同时将另一部分微波信号输入频谱仪，频谱仪末端连接计算机。

作为本发明的一种优选技术方案，电光调制器、色散光纤、高速光电探测器、低噪放和微波功分器组成光电振荡器环路，且光电振荡器环路输入端与马赫曾德干涉仪的输出端相连接，能够将马赫曾德干涉仪输出端产生的正弦梳状谱注入光电振荡器环路中，并通过光电振荡器环路产生微波信号。

作为本发明的一种优选技术方案，气体测量池包括左自聚焦透镜、右自聚焦透镜和进气阀，两个自聚焦透镜之间的距离为d，且各器件都密封安装在气体测量池的铝外壳中，通过在气体测量池中注入待测气体导致马赫曾德干涉仪光程差的改变，从而改变光电振荡器输出的微波信号的中心频率，根据微波信号中心频率的变化量来得到待测气体的折射率。

作为本发明的一种优选技术方案，宽谱光源可采用高斯型或矩形光源作为发射光源，使得光源发射装置的选择性更高。

本发明所达到的有益效果是：本发明为一种气体折射率的测量装置，通过第一光纤耦合器，气体测量池和第二光纤耦合器构成马赫曾德干涉仪，使得宽谱光源经该干涉仪后，当干涉仪两臂光程差在光源相干范围内时，在干涉仪的输出端将产生干涉条纹，该干涉条纹在频域上为一正弦梳状谱；通过电光调制器，色散光纤，高速光电探测器，低噪放和微波功分器构成光电振荡器环路，将光信号装换成微波信号并测量输出微波信号的中心频率；通过设置的气体测量池，能够改变马赫曾德干涉仪光程差，从而改变光电振荡器输出的微波信号的中心频率，根据微波信号中心频率的变化量来得到待测气体的折射率；本发明提出的测试原理和方法可实现高精度折射率的测量，同时也适用于测量透明液体和固体的折射率。