專利名稱：應用于光纖通信的光譜分析系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種應用于光纖通信的光譜分析系統，屬于光譜探測領域，可以應用于物質的吸收光譜的測定、光通信和光纖傳感等領域。
背景技術：
現有技術光譜分析系統目前主要有兩類。一類是將不同波長的光波分布在不同的空間方向上，其中常見的分光兀件是棱鏡和光柵。另ー類是將不同波長的光波在時間上分開，其中常見的是傅里葉變換光譜儀，可以利用邁克耳遜干涉儀或者馬赫-曾德干涉儀實現。現有技術利用光柵將不同波長的光波分散到不同的空間方向，利用線性探測器陣列或者線性圖象傳感器(如CCD或者CMOS圖像傳感器)探測不同波長光波的功率，由此得 到待測光譜。這種方法的優點是響應速度快，波長分辨率也可以很高。缺點主要在于探測器和光柵之間需要較大的距離，因而導致機械加工困難，設備龐大笨重，而且價格昂貴。因此如何克服現有技術中上述技術問題，成為本領域普通技術人員努力的方向。
實用新型內容本實用新型目的是提供一種應用于光纖通信的光譜分析系統，實現光頻率選擇的同時，可以在很小的幅度上調諧諧振腔的腔長，避免了采用活動部件所產生的技術問題。為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種應用于光纖通信的光譜分析系統，包括入射準直透鏡，用于將待測的入射光耦合入光纖；可調諧F-P干涉儀，其通過調諧腔長讓來自所述入射準直透鏡光波通過；F-P標準具，用于提取來自所述可調諧F-P干涉儀中特定頻率的光波；用于隔離反射光的第一光纖環行器，位于可調諧F-P干涉儀和F-P標準具之間，用于接收來自可調諧F-P干涉儀的光波；第二光纖環行器，此第二光纖環行器輸入端ロ與所述F-P標準具之間傳輸光波；功率測量模塊，將來自第二光纖環行器第一輸出端ロ光波轉化為電信號并計算光功率，采樣并儲存光功率數據；穩頻光源，用于提供一穩頻基準光波；波長解調模塊，將來自第二光纖環行器第二輸出端ロ光波轉化為電信號并計算穩頻光源所發出的光波穿過整個系統后的光功率，從光功率數據中解調得到波長數據；光帶阻濾波器，位于所述第二光纖環行器和功率測量模塊之間，其阻帶與待測光波的頻率范圍錯開，用于將來自穩頻光源發出的光波反射；光纖耦合器，將來自所述穩頻光源發出的光波和待測光波疊加后傳輸到所述可調諧F-P干涉儀。上述技術方案中進ー步改進的技術方案如下[0017]作為優選，位于所述功率測量模塊前端為第一光電ニ極管，其用于將光波轉化為電信號；位于波長解調模塊前端為第二光電ニ極管，其用于將光波轉化為電信號。由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點和效果I、本實用新型利用兩個體積很小的諧振腔實現了光頻率選擇的功能，避免了使用體積較大的邁克耳遜干涉儀，或者是光柵-圖像傳感器結構中較長的自由空間傳播距離。2、本實用新型的頻譜分辨率由標準具的自由光譜范圍決定，可以很容易地達到極 高的分辨精度。
圖I為本實用新型光譜分析系統結構示意圖；圖2為本實用新型諧振腔的功率透射譜；圖3為本實用新型F-P標準具和可調諧F-P干涉儀的功率透射譜；圖4為通過可調諧F-P干渉儀實現的頻率掃描。以上附圖中1、入射準直透鏡；2、可調諧F-P干涉儀；3、F-P標準具；4、第一光纖環行器；5、第二光纖環行器；6、功率測量模塊；7、穩頻光源；8、波長解調模塊；9、光帶阻濾波器；10、光纖耦合器；11、第一光電ニ極管；12、第二光電ニ極管。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進ー步描述實施例一種應用于光纖通信的光譜分析系統，如附圖1-4所示，包括入射準直透鏡I，用于將待測的入射光耦合入光纖；可調諧F-P干涉儀2，其通過調諧腔長讓來自所述入射準直透鏡光波通過；F-P標準具3，用于提取來自所述可調諧F-P干涉儀2中特定頻率的光波；用于隔離反射光的第一光纖環行器4，位于可調諧F-P干涉儀2和F-P標準具3之間，用于接收來自可調諧F-P干涉儀2的光波；第二光纖環行器5,此第二光纖環行器5輸入端ロ與所述F-P標準具3之間傳輸光波；功率測量模塊6,將來自第二光纖環行器5第一輸出端ロ光波轉化為電信號并計算光功率，采樣并儲存光功率數據；穩頻光源7，用于提供一穩頻基準光波；波長解調模塊8,將來自第二光纖環行器5第二輸出端ロ光波轉化為電信號并計算穩頻光源7所發出的光波穿過整個系統后的光功率，從光功率數據中解調得到波長數據；光帶阻濾波器9，位于所述第二光纖環行器5和功率測量模塊6之間，其阻帶與待測光波的頻率范圍錯開，用于將來自穩頻光源7發出的光波反射；光纖稱合器10,將來自所述穩頻光源7發出的光波和待測光波疊加后傳輸到所述可調諧F-P干涉儀2。位于所述功率測量模塊6前端為第一光電ニ極管11，其用于將光波轉化為電信號;位于波長解調模塊8前端為第二光電ニ極管12，其用于將光波轉化為電信號。根據多光束干渉的知識，諧振腔的功率透射譜呈現梳狀，如圖2所示。其中自由光譜范圍(腔縱模間隔)與諧振腔內的光程(簡稱為腔長)成反比。腔縱模的寬度，也就是透射光譜的寬度，是由精細度決定的。精細度越高，縱模的形狀越尖鋭，縱模寬度D越窄。本實用新型中存在有兩個串接的諧振腔，即腔長可變的F-P干涉儀3和腔長固定的F-P干涉儀7。兩者的自由光譜范圍有ー個微小的差別，如圖3所示，圖3 (a)為F-P標準具的透射譜，圖3(b)為可調諧F-P干涉儀的透射譜，從圖3中可以看出，兩者的透射光譜在光頻率Vi處重合，而在其它任何波長都不重合，因此，待測光波穿過兩個諧振腔之后，只剩下頻率為Vi的単色光波。根據諧振腔的相關知識，其縱模頻率為
剛V =-⑴其中C是光速，L是腔內光程，n是ー個正整數，是縱模的序號。從式⑴可以得到諧振腔的自由光譜范圍，也就是相鄰縱模的頻率差為
_7] Av = -⑵從式⑴和式⑵可以看出，當改變腔長L時，自由光譜范圍和第n個縱模所在的光頻率V都會變化。但是，如果腔長的改變量A L遠小于腔長，即有關系AL<<L，從式
(2)可以看出，分母上的一點微小變化不會對自由光譜范圍Av產生顯著的影響，我們可以認為Av是不變的。另ー方面，在光頻波段，腔縱模的序數n都是很大的。因此，自由光譜范圍(縱模間隔)的一點微小變化都會累加起來，使第n個縱模所在的光頻率產生顯著的變化。綜上所述，微調腔長L的效果就相當于平移諧振腔的透射光譜，如圖4所示。圖中為了便于區別，將干涉儀3的透射光譜的位置略微下移了ー些。如附圖4所示，其中V1 :采樣光頻率1，V2 :采樣光頻率2，V3 :采樣光頻率3，V4 :采樣光頻率4，V5 :可調諧F-P干涉儀的光譜，V6 :F-P標準具的光譜，dl :縱模的偏移，d2 采樣光頻率的偏移；圖4(a)中，當標準具7光譜的第m個縱模與干涉儀3光譜的第n個縱模相重合時，采樣光頻率I能夠通過；圖4(b)中，第m+1個縱模與第n+1個縱模相重合，采樣光頻率2能夠通過；圖4(c)中，第m+2個縱模與第n+2個縱模相重合，采樣光頻率3能夠通過；圖4(d)中，第m+3個縱模與第n+3個縱模相重合，采樣光頻率4能夠通過。從圖4中我們可以看出，第n個縱模的頻率僅僅只漂移了很小的量值，系統的采樣光頻率就已經跨越了很大的范圍。這個特點決定了本實用新型所需要的腔長調諧量值非常的小，因而可以采用電光調制等技術，避免了使用活動部件。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種應用于光纖通信的光譜分析系統，其特征在于包括 入射準直透鏡(I)，用于將待測的入射光耦合入光纖； 可調諧F-P干涉儀(2)，其通過調諧腔長讓來自所述入射準直透鏡的光波部分通過； F-P標準具(3)，用于提取來自所述可調諧F-P干涉儀(2)中特定頻率的光波； 用于隔離反射光的第一光纖環行器(4)，位于可調諧F-P干涉儀(2)和F-P標準具(3)之間，用于接收來自可調諧F-P干涉儀(2)的光波； 第二光纖環行器(5)，此第二光纖環行器(5)輸入端口與所述F-P標準具(3)之間傳輸光波； 功率測量模塊￠)，將來自第二光纖環行器(5)第一輸出端口光波轉化為電信號并計算光功率，采樣并儲存光功率數據； 穩頻光源(7)，用于提供一穩頻基準光波； 波長解調模塊(8),將來自第二光纖環行器(5)第二輸出端口光波轉化為電信號并計算穩頻光源(7)所發出的光波穿過整個系統后的光功率，從光功率數據中解調得到波長數據； 光帶阻濾波器(9)，位于所述第二光纖環行器(5)和功率測量模塊(6)之間，其阻帶與待測光波的頻率范圍錯開，用于將來自穩頻光源(7)發出的光波反射； 光纖耦合器(10)，將來自所述穩頻光源(7)發出的光波和待測光波疊加后傳輸到所述可調諧F-P干涉儀(2)。
2.根據權利要求I所述光譜分析系統，其特征在于位于所述功率測量模塊(6)前端為第一光電二極管(11)，其用于將光波轉化為電信號； 位于波長解調模塊(8)前端為第二光電二極管(12)，其用于將光波轉化為電信號。
專利摘要本實用新型公開一種應用于光纖通信的光譜分析系統，包括入射準直透鏡，用于將待測的入射光耦合入光纖；可調諧F-P干涉儀，其通過調諧腔長在選擇部分來自所述入射準直透鏡光波通過；F-P標準具，用于提取來自所述可調諧F-P干涉儀中特定頻率的光波；用于隔離反射光的第一光纖環行器，位于可調諧F-P干涉儀和F-P標準具之間；第二光纖環行器；功率測量模塊；穩頻光源，用于提供一穩頻基準光波；波長解調模塊；光帶阻濾波器，位于所述第二光纖環行器和功率測量模塊之間，用于將來自穩頻光源發出的光波反射；光纖耦合器。本實用新型實現光頻率選擇的同時，可以在很小的幅度上調諧諧振腔的腔長，避免了采用活動部件所產生的技術問題。
文檔編號G01J3/45GK202757691SQ20122009354
公開日2013年2月27日 申請日期2012年3月14日 優先權日2012年3月14日
發明者王允韜, 阮馳, 郁菁菁, 劉志麟 申請人:昆山煜肸傳感器科技有限公司