[发明专利]基于光频域反射仪的高精度光波长检测方法及系统

说明书

一种基于光频域反射仪的高精度光波长检测方法及系统，首先将待测光调制为线性啁啾光，采集该线性啁啾光和其经单模光纤产生的背向瑞利散射光干涉后得到的电流信号的离散形式，再经过傅里叶变换得到频域信号，然后经傅里叶逆变换得到电流时域信号的复数离散形式；以第一组信号作为参考信号与后续组信号进行互相关运算，通过监测相关峰位置的移动得到待测光波长的精确变化。本发明基于光频域反射仪方法，通过使用光调制模块产生线性啁啾光进而测量光纤背向瑞利散射光，运用简单的仪器和算法，得到高波长分辨率的效果，实现光波长的精确测量。

技术领域

本发明涉及的是一种光波长测量领域的技术，具体是一种基于光频域反射仪的波长分辨率达到0.06飞米(测量标准差)的光波长检测系统及方法。

背景技术

在很多科学领域中，对窄线宽激光器的波长进行精准测量和控制有着重要的作用，例如气体检测和材料分析等方面，精准的波长测量可以带来准确的分析结果。现有光谱分析仪的分辨率大都在0.01nm量级，对于特殊的应用场景，该分辨率无法满足需求；传统的光谱测量是基于光栅进行分光的，由于设备尺寸的限制，提升该类型光谱仪的分辨率比较困难；目前也有通过改变结构和材料并且运用极为复杂的算法达到0.3fm精度的测试结果，但这些技术都具有较高的软硬件要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于光频域反射仪的高精度光波长检测方法及系统，通过产生线性啁啾光并将其与测量光纤的背向瑞利散射光相干涉，通过简单的仪器设备和算法得到高波长分辨率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明首先将待测光调制为线性啁啾光，采集该线性啁啾光和其经单模光纤产生的背向瑞利散射光干涉后得到的电流信号I(t)的离散形式I(n)，再经过傅里叶变换得到频域信号 f(n)，然后经傅里叶逆变换得到电流时域信号的复数离散形式以第一组信号作为参考信号与后续组信号进行互相关运算，通过监测相关峰位置的移动得到待测光波长的精确变化。

本发明涉及一种实现上述方法的光波长检测系统，包括：线性啁啾光调制模块、背向瑞利散射光模块、干涉模块和检测模块，其中：线性啁啾光调制模块与背向瑞利散射光模块相连并向其传输50％的啁啾光作为种子光，线性啁啾光模块与干涉模块相连并向其传输另外50％的啁啾光作为本地光，背向瑞利散射光模块与干涉模块相连并向其传输背向瑞利散射光，干涉模块与检测模块相连并传输干涉得到的电流信号，该信息经检测模块处理得到分辨率达0.06fm 的光波长。

所述的线性啁啾光模块包括：光强度调制器、电信号发生器、第一光纤环形器和第一光纤耦合器，其中：光强度调制器、第一光纤环形器和第一光纤耦合器依次相连并传输啁啾光，电信号发生器将产生的线性啁啾的电信号传输至光强度调制器。

所述的第一光纤环形器上进一步设有用于滤除杂质信号的光滤波器。

所述的背向瑞利散射光模块包括：第二光纤环形器和单模光纤，其中：第二光纤环形器将接收的来自第一光纤耦合器传输的啁啾光传输至单模光纤，单模光纤产生背向瑞利散射光并经第二光纤环形器传输至干涉模块。

所述的干涉模块包括：第二光纤耦合器和光电探测器，其中：第二光纤耦合器将接收来自第二光纤环形器传输的背向瑞利散射光和来自第一光纤耦合器传输的本地光进行干涉，干涉信号经光电探测器转换为电流信号。

所述的检测模块包括：信号采集器和数据处理器，其中：信号采集器采集电流信号并传输至数据处理器获取检测结果。

技术效果

与现有技术相比，本发明基于光频域反射仪方法，通过使用光调制模块产生线性啁啾光进而测量光纤背向瑞利散射光，运用简单的仪器和算法，得到高波长分辨率的效果，实现光波长的精确测量。

附图说明

图1为本实施例的测量系统示意图；