[发明专利]采用微动光栅提高光谱分辨率的光纤光栅解调系统及方法

摘要

本发明提供了一种采用微动光栅提高光谱分辨率的光纤光栅解调方法，解调系统包括泵浦源、波分复用器、布拉格光纤光栅、光阑、狭缝、准直镜、分光光栅、成像镜和线阵探测器、压电执行元件及电压控制系统，其中分光光栅沿逆时针或顺时针旋转微小角度的方法如下a)压电执行元件调节至最低端，此电压为初调电压；b)记录最低端光谱数据为初始光谱；c)小步距调节压电执行元件，计算当前光谱与初始光谱；d)首次相关度峰值时的调节电压记录为终调电压；e)将初调电压与终调电压间等分为若干等级，每次解调均对各等级进行测量，以获得更高的空间分辨率。

主权项

一种采用微动光栅提高光谱分辨率的光纤光栅解调方法，采用微动光栅提高光谱分辨率的解调系统包括泵浦源、波分复用器、布拉格光纤光栅、光阑、狭缝、准直镜、分光光栅、成像镜和线阵探测器、压电执行元件及电压控制系统，其中所述泵浦源、波分复用器和布拉格光纤光栅依次连接，所述波分复用器同时连接光阑，所述泵浦源发出的光通过波分复用器的耦合后进入布拉格光纤光栅，所述布拉格光纤光栅的反射谱作为注入光进入光纤光栅解调系统，注入光通过狭缝后，依次通过准直镜、分光光栅、成像镜的反射，最终汇聚到线阵探测器上，其中所述分光光栅沿逆时针或顺时针旋转微小角度；其中通过旋转所述分光光栅的微小角度来提高光谱分辨率的具体控制方法如下：a)压电执行元件调节至最低端，此电压为初调电压；b)记录最低端光谱数据为初始光谱；c)小步距调节压电执行元件，所述压电执行元件为位置伺服，通过输入位置指令来控制分光光栅旋转微小角度，对入射光的空间位置进行调节，最终确定光谱成像位置，记录当前光谱；调节高斯图像在CCD上的移动距离到达一个像素宽度时，即完成一次扫描，把一次扫描的各次测量数据分别插值，形成一个更为平滑的曲线；d)首次相关度峰值时的调节电压记录为终调电压；e)将初调电压与终调电压间等分为若干等级，每次解调均对各等级进行测量，根据各等级对所述分光光栅进行调整，以获得更高的空间分辨率；其中所述子步骤c)的具体处理过程如下：像素的输出是对光强曲线的分段积分，当有256个像素时，则可以得到256个分段积分值：{I0，I1，I2，……..I255}，当像素沿某一方向微动扫描时，得到另一数列：{I0’，I1’，I2’，……..I255’}，将此数列减去前者，得到：{I0’‑I0，I1’‑I1，I2’‑I2，……I255’‑I255，}，即{G1‑G0,G2‑G1,G3‑G2,……}；其中G0表示第0位置的光强真值,G1表示1位置的光强值；对此数列进行求和，得到{G255‑G0}，这样得到的是第一次微调后的新值，然后是第二次微调后的新值，如果微调了N次，就得到N次的插值。