[发明专利]一种基于三F-P标准具的高精度波长测量装置

说明书

本发明专利公开了一种基于三F‑P标准具的高精度波长测量装置。入射光经过一分二光纤耦合器后分成两束光，一束光入射到光电探测器上作为参考光，另一束光入射到一分四光纤耦合器上，将光平均分成四束，一束光经线性滤波器后入射到光电探测器上，另三路光经由对应的多光纤准直器后入射到对应的F‑P标准具上，产生对应的透射光和对应的反射光，产生的透射光经过对应的单光纤准直器后，再由光电探测器采集相应的透射光的光强，产生的反射光反射回到多光纤准直器后，经光电探测器采集对应反射光的光强，最后，将八路光电探测器采集的光强信号由采集卡采集对应的电压信号，并输入到电脑上进行分析计算得出波长。

技术领域

本发明专利属于激光频谱特性参数测量领域，特别涉及一种基于三F-P标准具的高精度波长测量装置。

背景技术

激光作为一种具有相干性好，方向性强等特点的光源，在科学研究、医疗、国防安全和生活服务等领域发挥着举足轻重的作用，光波长作为激光的重要参数之一，是光纤通信、传感和精密测量等方面的性能的重要指标。在电信运营商和系统供应商一般运用的系统中，根据ITU-T（国际电信联盟电信标准分局）对光信道波长及信道间隔的规定，激光器的出射光波长的测量精度应在±0.25 GHz（杨洋,刘兵, 赵勇等. DWDM技术在新型波长解调方法中的应用[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(8):94-100），因此，高精度的波长测量才能保证通信的质量和稳定，同时，激光波长的精确测量在光纤传感领域有着重要的作用，对于波长可调谐的FBG解调仪系统中，需要高精度的波长计来实时校准监控激光器的输出波长，消除激光器输出光波长的漂移带来的测量误差，从而提升系统的可靠性和稳定性。现有常见的高精度的波长计主要是基于迈克尔逊干涉、斐索干涉和法布里珀罗干涉原理。迈克尔干涉首先是通过分光振幅法产生双光束，再调节干涉仪中的反射镜的位置，从而实现两条光束在重合面上的干涉现象，移动反射镜时，参考激光器和待测激光的干涉条纹的数量会发生变化，通过CCD读取干涉条纹的变化量来得到待测光的光波长，迈克尔逊干涉型波长计包含机械扫描部件，且需要内置参考激光器，使用环境条件严苛，结构复杂，成本高昂，也难以实现窄脉冲的测量。斐索干涉型波长计是一种结构固定的波长计，利用斐索干涉条纹的空间相干性，通过线阵CCD将空间干涉变化的光信号随时间转变为电信号，可计算得出波长值，斐索干涉型波长计需要CCD图像处理技术，计算量大且结果容易受温度影响，需要将整个装置置于恒温箱内，限制了波长计应用的场合。一般的F-P(法布里-珀罗)干涉型波长计是通过将多个F-P腔结合，同样使用面阵CCD和参考激光器来比对计算干涉条纹数量，从而得出待测光束的波长，这种结构的F-P干涉型波长计同样需要内置的参考激光器和CCD图像处理，因此带来了高额的成本，限制了相关应用范围。与上述波长计相比，本发明使用三个F-P标准具协同工作，通过简便的光功率探测，建立以波长响应曲线为函数的方程组，对所求得解的情况进行分析比对，即可得出待测光束的波长，在使用FSR（自由光谱范围）较低的F-P标准具时，其更短的响应曲线的周期能有效提升对波长测量的分辨率。本发明无需图像处理和内置的参考激光器，并且采用的三F-P标准具共同工作的结构方式，能够避免如在中国专利CN106949220A在仅使用两个相同的F-P标准具时带来的最大精度局限于线性滤波器的分辨率的问题，有更高的测量精度。

发明内容

本发明提出了一种无需参考激光器，利用三个F-P标准具和一个线性滤波器结合的简易的高精度的波长实时测量装置。待测激光光束经过分束后，分别通过三个F-P标准具和一个线性滤波器，通过测量透射和反射的光功率值实现对待测激光光束波长的精准测量。该设备结构紧凑，操作便捷，能够高精度的实时测量大范围的激光波长。

本发明的技术解决方案如下：