[发明专利]一种光谱分析方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及光谱分析设备技术领域，更具体地说，涉及一种光谱分析方法和设备。

背景技术

光谱分析是根据物质的光谱来鉴别物质及确定组成及含量的方法，光谱分析方法在药学、材料学、半导体领域有着广泛的应用，随着通信技术的不断进步，光谱分析也逐步在通信领域有了应用和发展。

现有的通信波段光谱分析是获得光源、信道及周边环境信息的重要手段，进行通信波段光谱分析的设备可通过通信波段光谱分析仪实现，其中比较常见的一类就是红外光谱分析仪。红外光谱分析仪按分光系统的不同分为固定波长滤波片、光栅色散、快速傅里叶变换等类型。

现有的固定波长滤波片型红外光谱分析仪其波长覆盖范围较广，但由于滤光片数量限，只可测定离散点的几个特定波长，无法进行微弱或连续的波长检测；对于光栅色散型红外光谱分析仪中的硅检测器价格较为昂贵，而快速傅里叶变换型红外光谱分析仪中的探测器在低温度液态氮下工作，工作环境要求高且成本较高，因而亟需一种可进行微弱及连续波长检测、工作环境要求低且成本较低的光谱分析设备。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光谱分析方法和设备，以实现微弱或连续信号检测、工作环境要求低且成本较低廉的技术效果。

一种光谱分析方法，包括：

步骤A：将待侧信号光和泵浦光进行波分复用处理后，进行非线性和频作用输出可见光，所述待测信号光、所述泵浦光和所述可见光具备相位匹配关系；

步骤B：将所述可见光经过滤后获得高纯度可见光；

步骤C：利用单光子探测器对所述高纯度可见光进行探测，并利用计数器对所述可见光的光子数进行计数；

调节所述泵浦光的波长，在所述可见光的光子数达到最大值时，根据当前泵浦光的波长与所述待测信号光的波长一一对应关系，获取待测信号光波长；

步骤D：根据所述待测信号光的波长与由所述可见光的光子数获得的所述待测信号光的强度，得到所述待测信号光的原始光谱。

为了完善上述方案，还包括：

在未输入待测信号光时，重复上述步骤A-D得到本底噪声光谱；

将所述待测信号光的原始光谱与所述本底噪声光谱相减得到待测信号光的真实光谱。

利用周期性极化铌酸锂波导进行非线性和频作用输出可见光；所述单光子探测器具体为硅雪崩二极管单光子探测器。

所述泵浦激光具体为连续可调谐长波泵浦光。

一种光谱分析设备，用于实现权利要求1-4中任一项权利要求中的光谱分析方法，至少包括：

泵浦光发生装置、待测信号光发生装置、波分复用器、非线性和频波导、单光子探测器和控制器，其中：

所述泵浦光发生装置通过依次连接的滤波器和衰减器与波分复用器的输入端连接；

所述待测信号光发生装置的输出端与所述波分复用器的输入端连接；

将待侧信号光和泵浦光进行波分复用处理后，进行非线性和频作用输出可见光，所述待测信号光、所述泵浦光和所述可见光具备相位匹配关系；

所述波分复用器与所述非线性和频波导连接后经过滤模块与单光子探测器连接，所述单光子探测器的输出端与计数器连接；

所述控制器调节所述泵浦光的波长，在所述可见光的光子数达到最大值时，根据当前泵浦光的波长与所述待测信号光的波长一一对应关系，获取待测信号光波长；根据所述待测信号光的波长与由所述可见光的光子数获得的所述待测信号光的强度，得到所述待测信号光的原始光谱。

为了完善上述方案，所述控制器还用于：非线性和频波导具体为周期性极化铌酸锂波导；

将所述待测信号光的原始光谱与所述本底噪声光谱相减得到待测信号光的真实光谱。

优选地，非线性和频波导具体为周期性极化铌酸锂波导，所述周期极化铌酸锂波导置于半导体温控器内，半导体温控器上贴附有热电偶和致冷模块；

热电偶的输出端与所述温控器的信号输入端相连，所述温控器的信号输出端与致冷模块相连。

优选地，所述单光子探测器具体为硅雪崩二极管单光子探测器，所述泵浦光发生装置具体为连续可调谐长波泵浦光发生装置。

优选地，所述过滤模块具体为：

依次连接的第一显微物镜、二向色镜、低通滤波片、高通滤波片、光阑和第二显微物镜。

优选地，所述过滤模块具体为：

依次连接的第一显微物镜、二向色镜、低通滤波片、高通滤波片、棱镜、反射镜和第二显微物镜。