[发明专利]一种交换等臂对比式水体光学衰减系数测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种交换等臂对比式水体光学衰减系数测量装置，其中：包括第一测试区和第二测试区这两个隔离腔室，激光器、探测器外置于腔室，所述第一测试区中设有分束器、第一全反射镜、第一光开关、第二全反射镜、第二光开关；所述第二测试区中设有第三全反射镜、合束器、第四全反射镜；构造反射组合等臂光路，使得第一传输光路和第二传输光路，经历的光学元器件完全一致，总传输距离仍然保持一致，实际的水体和空气对比区域长度为分束器到两个反射镜的距离之间的差值，第一测试区和第二测试区分别交替作为水体样品测试区和空气对比测试区，进一步减少等臂光路的两光路差异导致的测量不准确性。

技术领域

本发明属于水下光学探测技术领域，具体涉及一种交换等臂对比式水体光学衰减系数测量装置及方法。

背景技术

近年来，随着技术的发展，水下无线光通信手段逐渐兴起。水下无线光通信手段使用蓝绿光波段信号传输信息，具有带宽大、速率高、设备体积小等优点，但受限于水体环境多样性，水下无线光通信系统在不同水体条件下得到的最远水下光通信距离都有所不同，最终影响通信系统的通信距离和速率的达成。水下无线光通信系统需要在各种实用条件下预估通信质量，为实际用户适时调整优化通信参数提供参考，因此，方便快捷的测量出通信水域光信号衰减系数显得尤为重要。

然而，当前国际上通常用来观测光能量在水中的光学衰减系数的仪器，如AC系列衰减系数测量仪，价格昂贵，操作复杂，不适于进行大规模的商业以及军事应用。

因此，提供一种低成本，易操作，准确性高的快速水体光学衰减系数测量装置是水下无线光通信技术实用化过程中的一个重要组成部分。

发明内容

针对现有技术以上缺陷或改进需求中的至少一种，本发明提供了一种低成本，易操作，准确性高的快速水体光学衰减系数测量装置及方法。

进一步地，全反射镜的反射界面与水体和空气接触面的光路反射变量存在一定不同，造成等臂光路的非对比区域的损耗不同，对实际测量结果造成一定影响。为获得准确的水体光学衰减系数测量值，需要保持第一传输光路和第二传输光路的非对比区域的一致性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种交换等臂对比式水体光学衰减系数测量装置，其中：包括第一测试区和第二测试区这两个隔离腔室，分别交替作为水体样品测试区和空气对比测试区；

所述第一测试区中设有分束器、第一全反射镜、第一光开关、第二全反射镜、第二光开关；

所述第二测试区中设有第三全反射镜、合束器、第四全反射镜；

所述第一测试区外的激光器发射激光束穿过第一测试区腔室壁的第一透明玻璃窗口进入第一测试区，经过分束器分成两束的功率相同的激光，一束激光经传输距离L₂后在第一全反射镜界面全反射，经过第一光开关，穿过中间隔板的第二透明玻璃窗口，进入第二测试区，然后在第三全反射镜界面全反射后，传输距离L₁后，穿过合束器，再穿过第二测试区腔室壁的第四透明玻璃窗口，被第二测试区外的探测器接收，构成第一传输光路；

分束器的另一束激光在第一测试区中传输距离L₁后，在第二全反射镜界面全反射，经过第二光开关后，穿过第一测试区腔室壁的第三透明玻璃窗口进入第二测试区，经过第四全反射镜界面全反射后，经传输距离L₂后穿过合束器，再穿过第二测试区腔室壁的第四透明玻璃窗口，被第二测试区外的探测器接收，构成第二传输光路。

进一步优选地，所述传输距离L₁大于传输距离L₂。

进一步优选地，所述第一全反射镜、第二全反射镜、第三全反射镜、第四全反射镜中的任一采用等腰直角棱镜。