[发明专利]全光纤法布里-珀罗型傅里叶变换激光光谱测量装置及其测量方法

说明书

技术领域  本发明涉及一种光谱测量装置及测量方法，尤其是一种全光纤法布里-珀罗型傅里叶变换激光光谱测量装置及其测量方法。

背景技术  光纤法布里-珀罗(F-P)干涉仪由于具有灵敏度和分辨率高、体积小、重量轻、耐腐蚀、结构简单、抗电磁干扰能力强，且能在易燃易爆环境下可靠运行等诸多优点，因而在材料特性分析、结构无损诊断、光谱分析等方面有着广泛的应用。

傅里叶变换光谱技术在近代取得了飞速的发展，是光谱分析的有力工具，可用于弱光谱信号或宽光谱的测量。然而，因其在应用时要求干涉仪能输出双光束，故导致了干涉仪的机械和光学系统的复杂性，大大地提高了傅里叶变换光谱仪的造价和严格地限制了其工作环境，制约了傅里叶变换光谱仪的发展和普及。

目前，人们在将光的干涉现象应用于科学研究和工程技术上时，为获得光谱信息，作了一些尝试和努力，如在2000年出版的《激光杂志》第21卷第2期中“用可调谐法布里-珀罗腔测量光纤光栅波长”一文就介绍了一种测量光波长的装置及方法。它意欲提供一种可调谐法布里-珀罗腔来将光纤光栅反射的波长直接转换为电信号；其中，构成可调谐法布里-珀罗腔的两个高反射镜中的一个固定，另一个可移动且背面贴有一个压电陶瓷。测量时，给压电陶瓷施加一个扫描电压，从而改变法布里-珀罗腔的腔长，使透过法布里-珀罗腔的光的波长发生改变，当探测器探测到的光强最大时，此时给压电陶瓷施加的电压就对应着光纤光栅的反射波长。但是，这种装置及方法存在着不足之处，首先，输出的只是单光束，无法在其基础上进行傅里叶变换光谱技术的应用，且由此单光束获得的只是所测光源的波长电信号，而未能得到该光源的光谱信息；其次，测量的精度低、误差大，精度受给压电陶瓷施加的电压与压电陶瓷的伸缩率是否成线性变化的制约；再次，使用不便，为确保测量的准确性和精度，需经常对其进行定标。

发明内容  本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种测量光谱的准确性和精度高，使用方便的全光纤法布里-珀罗型傅里叶变换激光光谱测量装置。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种全光纤法布里-珀罗型傅里叶变换激光光谱测量装置的测量方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：全光纤法布里-珀罗型傅里叶变换激光光谱测量装置包括光源和其光路上的透镜、反射面和光电接收器，以及与反射面连接的压电陶瓷及其驱动源，特别是(a)所说光源为参考光源和测试光源，所说参考光源的光路上依次置有参考光隔离器、参考光透镜、参考光光纤耦合器、单模光纤、参考光滤光片和参考光光电探测部件，所说参考光光纤耦合器经其输入端面与所说参考光透镜光连接、经其输出端面与所说单模光纤的端面光连接、经其干涉信号输出端面与所说参考光滤光片光连接，所说测试光源的光路上依次置有测试光隔离器、测试光透镜、测试光光纤耦合器、单模光纤、测试光滤光片和测试光光电探测部件，所说测试光光纤耦合器经其输入端面与所说测试光透镜光连接、经其输出端面与所说单模光纤的端面光连接、经其干涉信号输出端面与所说测试光滤光片光连接；(b)所说压电陶瓷与所说单模光纤固定连接，所说压电陶瓷驱动源为压电陶瓷控制器，所说压电陶瓷控制器的输出端与所说压电陶瓷电连接；(c)所说光谱测量装置还包括一个信号处理与控制部件，所说信号处理与控制部件含有电连接的模/数变换采集器、数/模转换器和微机，所说模/数变换采集器的输入端与所说参考光光电探测部件、测试光光电探测部件的输出端电连接，所说数/模转换器的输出端与所说压电陶瓷控制器的输入端电连接。

作为全光纤法布里-珀罗型傅里叶变换激光光谱测量装置的进一步改进，所述的参考光源为固体激光器或He-Ne激光器或半导体激光器，测试光源为发光二极管或半导体激光器或掺铒光纤放大自发辐射光源；所述的参考光隔离器和测试光隔离器均由其光轴上依次置有的楔形双折射晶体、法拉第旋转器和楔形双折射晶体构成，其中，两只楔形双折射晶体间的光轴夹角为45度；所述的参考光光纤耦合器和测试光光纤耦合器均为单模光纤耦合器；所述的参考光光纤耦合器的端面与单模光纤的端面的平行度公差≤0.01度、两者的间距为10～100μm，测试光光纤耦合器的端面与单模光纤的端面的平行度公差≤0.01度、两者的间距为10～100μm；所述的压电陶瓷的位移量调节范围为1～100μm；所述的参考光滤光片为滤去测试光及杂散光，通过参考光的滤光片，测试光滤光片为滤去参考光及杂散光，通过测试光的滤光片；所述的参考光光电探测部件和测试光光电探测部件均含有依次电连接的光电探测器和前置放大器；所述的光电探测器为光敏电阻或光电二极管或光电倍增管。