[发明专利]一种基于数字编码的宽波段光信号传输滤波选频系统和方法

权利要求书

1.一种基于数字编码的宽波段光信号传输滤波选频系统，其特征在于，包括：依次连接的宽波段光信号光电转换输入模块、数字编码处理频谱读写器滤波选频模块和滤波信号电光转换输出模块；

在所述宽波段光信号光电转换输入模块中，包括：

光探头，设置在模块前端，用于接收光信号；

光纤耦合分束器，与所述光探头通过光纤连接，并将光信号分束至分通道中；

光谱仪，接收所述分束后的光信号，并对光信号时分复用结合多通道的耦合，提高光谱仪的分辨率；

光电转换模块，与所述光谱仪连接，将所述光谱仪处理后的光信号转换为电信号，其中：

光电转换公式为光子能量 = 移出一个电子所需的能量 + 被发射的电子的动能，该公式为：

式中h是普朗克常数；f是入射光子的频率；是功函数，表示从原子键结中移出一个电子所需的最小能量；是被射出的电子的最大动能，由下式得到：

式中m是被发射电子的静止质量，v_m是被发射电子的速度；

整形模块，与所述光电转换模块连接，将所述电信号整形后输出；

所述数字编码处理频谱读写器滤波选频模块，将整形模块的输出信号筛选出给定阈值范围内的电信号；

所述滤波信号电光转换输出模块，将所述筛选出给定阈值范围内的电信号转换为光信号后，将其输出回归至原光通信中；

其中，所述光信号通过光纤传输，所述电信号通过数据线传输。

2.根据权利要求1所述的一种基于数字编码的宽波段光信号传输滤波选频系统，其特征在于，所述数字编码处理频谱读写器滤波选频模块通过处理器完成，所述处理器为电脑或者单片机。

3.根据权利要求2所述的一种基于数字编码的宽波段光信号传输滤波选频系统，其特征在于，所述电脑内存不小于6 G，至少设有一个USB 2.0兼容的IO接口，主频不小于4 GHz

所述单片机的flash容量大于256 MB，ROM容量大于4 G，单片机最大时钟频率大于24MHz，且配置与所述单片机相匹配的电压转换模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于数字编码的宽波段光信号传输滤波选频系统，其特征在于，所述滤波信号电光转换输出模块包括：

电光转换模块，其输入端口与所述数字编码处理频谱读写器滤波选频模块连接；

耦合器，与所述电光转换模块的输出端口通过光纤连接，用于将单通道信号转为四通道信号；

多波段耦合器，将多通道的串行光信号转换为并行光信号输出。

5.根据权利要求1所述的一种基于数字编码的宽波段光信号传输滤波选频系统，其特征在于，所述光谱仪为四通道光谱仪，其光纤端口的波段范围为100-900nm，其分辨率小于0.1nm。

6.一种根据权利要求1-5中任一所述基于数字编码的宽波段光信号传输滤波选频系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，光信号从光探头中输入，经过光纤传输至光纤耦合分束器，将单通道的光信号通过一合四光纤分端口耦合并分束到四个分通道中，光谱仪连接上述四个分通道，处理其接收到的光信号；

步骤2，光谱仪将处理后的光信号输入至光电转换模块中，将光信号转换为电信号，用于为后续编码奠定基础；

步骤3，所述光谱仪通过数据线与整形模块连接，电信号通过整形模块整形后输出至数字编码处理频谱读写器滤波选频模块；

步骤4，在数字编码处理频谱读写器滤波选频模块中筛选出给定阈值范围内的电信号，将筛选出的信号写入光谱电子表格；将所有通道数据处理完后进行整合，并输出滤波之后的载有光信号数据的电信号至滤波信号电光转换输出模块中；

步骤5，在滤波信号电光转换输出模块中，滤波后的电信号从输入端口进入电光转换模块，将电信号转换为光信号后，通过光纤传入耦合器中，将单通道信号转换为四通道信号，并进入多波段耦合器，将多通道的串行光信号转换为并行光信号输出，并通过输出端口回归原光通信中。

7.根据权利要求6所述的基于数字编码的宽波段光信号传输滤波选频系统的方法，其特征在于，所述数字编码处理频谱读写器滤波选频模块包括：频谱写入模块和频谱读取模块，通过频谱写入模块创建新的光谱数据表格并将数据写入此新的表格中，实现写操作；所述步骤4中具体包括以下步骤：

步骤a，读取空气等离子光谱；

步骤b，对读取出来的空气等离子光谱数据分通道，将光谱数据与光谱仪各个通道相匹配，端口一：100-300nm；端口二：300-500nm；端口三：500-700nm；端口四：700-900nm；

步骤c，建立新的滤波后的光谱数据库，并建立新的工作簿；

步骤d，分别设置带通滤波的上限和下限；

步骤e，设置读取光谱数据的通道数，并实现光谱数据的筛选滤波；

步骤f，建立完成处理后的光谱数据的数据库；

步骤g，光谱仪将接受到的光电信号转换为电子表格，向程序输入此光信号电子数据，且其可包含多张电子表，使用者可以通过键入滤波上下值以便程序处理；

步骤h，进行判断操作，分别对四通道光信号进行筛选处理，使用频谱读取模块读取每一光通道信号数据，判断每一光通道信号的波段是否位于给定的阈值范围内，

若在给定滤波范围内，则使用频谱写入模块创建新的光谱数据表格，并将此数据写入新的光谱表格，并给此电子表格命名；

若该数据不符合要求，程序将舍弃该光谱数据，待处理完所有通道数据后，将其整合，输出滤波后光信号数据，完成滤波功能，程序运行结束。