專利名稱：基于諧振腔的光譜探測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于諧振腔的光譜探測(cè)裝置，屬于光譜探測(cè)領(lǐng)域，可以應(yīng)用于物質(zhì)的吸收光譜的測(cè)定、光通信和光纖傳感等領(lǐng)域。
技術(shù)背景 光譜技術(shù)是一項(xiàng)融合光學(xué)、光譜學(xué)、精密機(jī)械、電子技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高新科技，其能夠獲得被測(cè)目標(biāo)的空間維和光譜維的豐富訊息，因此在航空航天遙感、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、地質(zhì)、海洋、安全等方面具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值，被譽(yù)為光學(xué)儀器發(fā)展史中的一次大飛躍。測(cè)定光譜的現(xiàn)有技術(shù)目前主要有兩類。一類是將不同波長(zhǎng)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。另一類是將不同波長(zhǎng)的光波在時(shí)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(shí)現(xiàn)。在先技術(shù)之一，利用光柵將不同波長(zhǎng)的光波分散到不同的空間方向，利用線性探測(cè)器陣列或者線性圖象傳感器(如CCD或者CMOS圖像傳感器)探測(cè)不同波長(zhǎng)光波的功率，由此得到待測(cè)光譜。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，波長(zhǎng)分辨率也可以很高。缺點(diǎn)主要在于探測(cè)器和光柵之間需要較大的距離，因而導(dǎo)致機(jī)械加工困難，設(shè)備龐大笨重，而且價(jià)格昂
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貝o在先技術(shù)之二，將光波導(dǎo)入一個(gè)邁克耳遜或者馬赫-曾德干涉儀，輸出的光波是兩臂中傳輸?shù)墓獠ǖ南喔晒?，其功率是波長(zhǎng)和相位差的函數(shù)。通過(guò)調(diào)節(jié)一條光臂的長(zhǎng)度，改變相位差，可以得到光功率隨腔長(zhǎng)的變化。而光譜與這個(gè)信號(hào)的關(guān)系正好是余弦傅里葉變換，因此，通過(guò)求解逆傅里葉變換，可以得到待測(cè)光譜。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，光譜探測(cè)范圍和波長(zhǎng)分辨率都很高。缺點(diǎn)是非常耗費(fèi)時(shí)間，不能夠測(cè)量變化較快的光譜；具有運(yùn)動(dòng)部件，對(duì)機(jī)械加工的要求也很高；設(shè)備也龐大而昂貴。因此如何克服現(xiàn)有技術(shù)中上述技術(shù)問(wèn)題,成為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員努力的方向。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種基于諧振腔的光譜探測(cè)裝置，避免了使用體積較大的邁克耳遜干涉儀和光柵-圖像傳感器結(jié)構(gòu)，而實(shí)現(xiàn)光頻率選擇；且可以在很小的幅度上調(diào)諧諧振腔的腔長(zhǎng)，避免了采用活動(dòng)部件所產(chǎn)生的技術(shù)問(wèn)題。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種基于諧振腔的光譜探測(cè)裝置，包括入射準(zhǔn)直透鏡，用于將待測(cè)的入射光耦合入光纖；可調(diào)諧F-P干涉儀，其通過(guò)調(diào)諧其腔長(zhǎng)在選擇部分來(lái)自所述入射準(zhǔn)直透鏡光波通過(guò)；F-P標(biāo)準(zhǔn)具，用于提取來(lái)自所述可調(diào)諧F-P干涉儀中特定頻率的光波；第一光電二極管，連接到所述光纖環(huán)行器第一輸出端口，用于將光波轉(zhuǎn)化為電信號(hào);功率測(cè)量模塊，根據(jù)來(lái)自第一光電二極管的電信號(hào)計(jì)算光功率，采樣并儲(chǔ)存光功率數(shù)據(jù)；第二光電二極管，連接到所述光纖環(huán)行器第二輸出端口，用于將光波轉(zhuǎn)化為電信號(hào);波長(zhǎng)解調(diào)模塊，采樣來(lái)自第二光電二極管的電信號(hào)并從光功率數(shù)據(jù)中解調(diào)得到波長(zhǎng)數(shù)據(jù)。上述技術(shù)方案中進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案如下作為優(yōu)選，一光帶阻濾波器位于所述光纖環(huán)行器和第一光電二極管之間，其阻帶·與待測(cè)光波的頻率范圍錯(cuò)開。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)和效果I、本實(shí)用新型利用兩個(gè)體積很小的諧振腔實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)中較長(zhǎng)的自由空間傳播距離。2、本實(shí)用新型在掃描光頻率的過(guò)程中只需要在很小的幅度上調(diào)諧諧振腔的腔長(zhǎng)。因此可以采用電光調(diào)制等手段，避免了采用活動(dòng)部件所造成的問(wèn)題。

圖I本實(shí)用新型基于諧振腔的光譜探測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。以上附圖中1、入射準(zhǔn)直透鏡；2、可調(diào)諧F-P干涉儀；3、F-P標(biāo)準(zhǔn)具；4、光纖環(huán)行器；5、光帶阻濾波器；6、第一光電二極管；7、功率測(cè)量模塊；8、第二光電二極管；9、波長(zhǎng)解調(diào)模塊。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例一種基于諧振腔的光譜探測(cè)裝置，如附圖I所示，包括入射準(zhǔn)直透鏡I，用于將待測(cè)的入射光耦合入光纖；可調(diào)諧F-P干涉儀2，其通過(guò)調(diào)諧其腔長(zhǎng)在選擇部分來(lái)自所述入射準(zhǔn)直透鏡光波通過(guò)；F-P標(biāo)準(zhǔn)具3，用于提取來(lái)自所述可調(diào)諧F-P干涉儀2中特定頻率的光波；光纖環(huán)行器4,此光纖環(huán)行器4輸入端口與所述F-P標(biāo)準(zhǔn)具3之間傳輸光波,此光纖環(huán)行器4第2端口，此光纖環(huán)行器4第3端口；第一光電二極管6,連接到所述光纖環(huán)行器4第一輸出端口，用于將光波轉(zhuǎn)化為電
信號(hào);功率測(cè)量模塊7，根據(jù)來(lái)自第一光電二極管6的電信號(hào)計(jì)算光功率，采樣并儲(chǔ)存光功率數(shù)據(jù)；第二光電二極管8，連接到所述光纖環(huán)行器4第二輸出端口，用于將光波轉(zhuǎn)化為電
信號(hào);波長(zhǎng)解調(diào)模塊9，采樣來(lái)自第二光電二極管8的電信號(hào)并從光功率數(shù)據(jù)中解調(diào)得到波長(zhǎng)數(shù)據(jù)。[0031]一光帶阻濾波器5位于所述光纖環(huán)行器4和第一光電二極管6之間，其阻帶與待測(cè)光波的頻率范圍錯(cuò)開。采用上述基于諧振腔的光譜探測(cè)裝置時(shí)，利用兩個(gè)體積很小的諧振腔實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)中較長(zhǎng)的自由空間傳播距離；其次，在掃描光頻率的過(guò)程中只需要在很小的幅度上調(diào)諧諧振腔的腔長(zhǎng)，因此可以采用電光調(diào)制等手段，避免了采用活動(dòng)部件所造成的問(wèn)題。上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于諧振腔的光譜探測(cè)裝置，其特征在于包括 入射準(zhǔn)直透鏡(I)，用于將待測(cè)的入射光耦合入光纖； 可調(diào)諧F-P干涉儀(2)，其通過(guò)調(diào)諧其腔長(zhǎng)在選擇部分來(lái)自所述入射準(zhǔn)直透鏡光波通過(guò)； F-P標(biāo)準(zhǔn)具(3)，用于提取來(lái)自所述可調(diào)諧F-P干涉儀(2)中特定頻率的光波； 光纖環(huán)行器(4)，此光纖環(huán)行器(4)輸入端口與所述F-P標(biāo)準(zhǔn)具(3)之間傳輸光波； 第一光電二極管(6),連接到所述光纖環(huán)行器(4)第一輸出端口，用于將光波轉(zhuǎn)化為電信號(hào); 功率測(cè)量模塊(7)，根據(jù)來(lái)自第一光電二極管￠)的電信號(hào)計(jì)算光功率，采樣并儲(chǔ)存光功率數(shù)據(jù)； 第二光電二極管(8)，連接到所述光纖環(huán)行器(4)第二輸出端口，用于將光波轉(zhuǎn)化為電信號(hào); 波長(zhǎng)解調(diào)模塊(9)，采樣來(lái)自第二光電二極管(8)的電信號(hào)并從光功率數(shù)據(jù)中解調(diào)得到波長(zhǎng)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光譜探測(cè)裝置，其特征在于一光帶阻濾波器(5)位于所述光纖環(huán)行器(4)和第一光電二極管(6)之間，其阻帶與待測(cè)光波的頻率范圍錯(cuò)開。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種基于諧振腔的光譜探測(cè)裝置，包括入射準(zhǔn)直透鏡，用于將待測(cè)的入射光耦合入光纖；可調(diào)諧F-P干涉儀，其通過(guò)調(diào)諧其腔長(zhǎng)在選擇部分來(lái)自所述入射準(zhǔn)直透鏡光波通過(guò)；F-P標(biāo)準(zhǔn)具，用于提取來(lái)自所述可調(diào)諧F-P干涉儀中特定頻率的光波；第一光電二極管，用于將光波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；功率測(cè)量模塊，用于采樣并儲(chǔ)存光功率數(shù)據(jù)；第二光電二極管，用于將光波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；波長(zhǎng)解調(diào)模塊，采樣來(lái)自第二光電二極管的電信號(hào)并從光功率數(shù)據(jù)中解調(diào)得到波長(zhǎng)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型避免了使用體積較大的邁克耳遜干涉儀和光柵-圖像傳感器結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了光頻率選擇，且可以在很小的幅度上調(diào)諧諧振腔的腔長(zhǎng)，避免了采用活動(dòng)部件所產(chǎn)生的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)G01J3/45GK202648798SQ20122009353
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者王允韜, 阮馳, 郁菁菁, 劉志麟 申請(qǐng)人:昆山煜肸傳感器科技有限公司