专利名称：一种基于f-p滤波器的微型光纤光谱分析仪的制作方法
技术领域：
一种基于F-P滤波器的微型光纤光谱分析仪技术领域[0001]本实用新型涉及光谱测试领域，更具体的说是一种基于F-P滤波器的微型光纤光谱分析仪。
背景技术：
[0002]光谱仪是光学仪器的重要组成部分，它可以分辨光信号中包含的不同波长信号， 根据其测试光波长范围不同广泛的应用于冶金、地质、石油、通信等不同领域。应用于通信领域的光谱仪测试波段一般在1250nm-1650nm之间，根据分光手段主要可以分为物质色散、多缝衍射和多光束干涉三种原理。本实用新型采用多光束干涉的方法。[0003]随着光通信的发展，对网络传输速率的要求越来越高，传统的SDH传输系统传输速率很难满足日益增长的带宽需求，密集波分复用(DWDM)系统将多个不同波长的光信号在一根光纤中传输，大大的提高了光纤的利用率，因此DWDM技术将是解决网络传输容量问题的必然技术手段。在光通信领域中随着DWDM技术的不断发展和应用，对光路分析将不在仅仅局限于对光功率的测试和分析方面，而且需要在测试结果中显示光路中不同波长信号的相关信息。因此，光通信领域对于光谱仪提出了更高的要求。一方面需要提供具有更高精度、更大测量范围的仪器；另一方面迫切需要一种小型化、智能化、性能稳定可靠、价格适中、能完成快速测试的仪表。[0004]光谱仪(OSA)将光波信号按其各组成部分的波长进行分离(称为光滤波或分光)， 利用检测器测试不同波长对应的光强，在特定波长范围内查看信号的光谱轮廓图。目前市面上使用的光谱仪主要采用衍射光栅作为光滤波器。衍射光栅是一个分散性单元，其表面带有大量平行细线，可用于将光信号分离或衍射成光谱。一旦信号发生衍射，就可以将检测器对准衍射光谱的特定位置以测量任何给定波长的功率。要测量另一个波长，检测器就必须重新对准另一个波长位置，依此类推。该方法中为了测试某波长处光强，检测器必须移动到该波长光衍射后对应的位置上进行光接收，系统存在移动部件，对于使用环境有一定要求。衍射光栅本身是在平面上刻画大量细线制成，采用衍射光栅的方法研制的仪器体积一般较大。发明内容[0005]本实用新型要解决的问题是提供一种基于F-P滤波器的微型光纤光谱分析仪，该光纤光谱分析仪具有体积小、测试速度快、质量轻、成本低、便于模块化、易于批量生产等特点ο[0006]本实用新型一种基于F-P滤波器的微型光纤光谱分析仪，包括与宽带光源顺序连接的第一分路器、第一光纤光栅、第二光纤光栅，与待测信号顺序连接的开关、第二分路器、 滤波器、综合处理单元、宽带光源，另外，第一分路器与第二分路器连接，综合处理单元与开关连接，与现有技术不同的是所述第一光纤光栅和第二光纤光栅为光纤布拉格光栅；滤波器为F-P滤波器；开关为光开关。[0007]所述光纤布拉格光栅的中心波长为1530nm和1560nm两种。[0008]所述光纤布拉格光栅(FBG Fiber Bragger Gate)属于均勻光纤光栅的一种，光纤布拉格光栅其纤心折射率沿轴向周期的变化，当入射光作用于光纤布拉格光栅时，光纤布拉格光栅可将某一特定波长的光反射，而其他波长的光则不产生影响。本实用新型采用中心波长为1530nm和中心波长为1560nm两光纤光栅作为校准信号。[0009]所述F-P 滤波器(FFP-TF，Fiber Fabry-Perot Tunable Filter)是利用光的相干性设计的一种光滤波器，由光学F-P干涉仪发展而来，基本结构是将镀有高反射层的两光纤端面准直固定，使其间存在一个很小的空气腔，当光由一根光纤进入空气腔时，将在腔体内发生多光束干涉。当F-P滤波器的腔长为某一固定值时，只有与腔长满足某一特定关系的波长光才可以通过，其他波长的光将被反射，F-P滤波器的腔长由压电陶瓷(PZT)驱动， 通过改变加在PZT上的电压使其产生微小伸缩，带动F-P滤波器的腔长发生变化，从而改变透射的光波长，通过不断周期的改变F-P滤波器腔长，实现对光谱的扫描。[0010]本实用新型与现有技术相比，具有体积小、质量轻、成本低、便于模块化、易于批量生产等特点，利用光纤光栅作为实时校准信号，有效的提高了测试精度；采用先进的F-P滤波器作为分光器件，为仪器实现小型化提供了可靠的保证；采用高速光开关作为信号切换开关，实现了测试的实时性，弥补了 F-P滤波器存在的固有的迟滞性、蠕动性、需要对测试信号进行校准的问题，为提高测试精度提供了有力保证。


[0011]图1为本实用新型一种基于F-P滤波器的光纤光谱分析仪的整体示意图。
具体实施方式
[0012]参阅图1，本光纤光谱仪由8部分组成，分别是宽带光源1、第一分路器2、第二分路器3、第一光纤光栅4、第二光纤光栅5、光开关6、F-P滤波器7、综合处理单元8。本实用新型通过周期的改变加在F-P滤波器7上的驱动电压，实现F-P滤波器7的光谱扫描；通过光开关6的切换实现光谱仪测试的实时校准，从而提高测试的精度。综合处理单元8不断周期的发送锯齿波电压信号作为F-P滤波器7的驱动信号。[0013]在F-P滤波器7的第一个扫描周期内(测试周期)，打开光开关6，并关闭宽带光源 1，使得待测光信号通过光开关6和第二分路器3进入F-P滤波器7，随着驱动电压的不断变化，待测信号中不同波长的光信号将先后通过F-P滤波器7进入综合处理单元8，综合处理单元8将采样的数据与输出的驱动电压建立关系并储存。在F-P滤波器7的第二个扫描周期内(校准周期)，综合处理单元8发出控制信号，关断光开关6，使得待测信号无法进入测试光路，同时驱动宽带光源1工作，宽带光源1发出的宽带光通过第一分路器2进入由第一光纤光栅4和第二光纤光栅5组成的光栅阵列，宽带光源1中满足光栅反射条件的波长的光反射回第二分路器3，其他波长成分的光信号则无障碍的透彻通过。反射回第二分路器3 的光信号为满足第一光纤光栅4和第二光纤光栅5的反射条件的单波长光，他们构成了校准信号，通过第二分路器3后进入F-P滤波器7。F-P滤波器7通过扫描得到校准信号通过时驱动电压的值，并建立驱动电压与校准波长之间的关系。[0014]通过第一个扫描周期，得到了待测光信号不同透射波长与驱动电压间的关系。由于F-P滤波器7存在非线性，无法得测试结果中波长的确切值。通过第二个扫描周期，得到校准信号与驱动电压间的关系，以此为参考来确定第一个扫描周期内得到数据。具体方法如下由于校准信号为固定的中心波长为1530nm和1560nm光信号，若他们对应的驱动电压分别为Vl和V2，则在一个扫描周期内的某电压值V所对应的光波长L应满足以下公式[0015]L =1560 1530 χ 化 _ Vj^+1530 V2-VI[0016]以此公式可以计算出所有电压处对应的光波长值，再根据在该电压V处测试得到的强度值I，建立待测信号中光波长与强度之间的关系，将这些对应关系全部确定后，以波长为横坐标，以强度为纵坐标就可以得到待测光信号的光谱图。
权利要求1. 一种基于F-P滤波器的微型光纤光谱分析仪，包括与宽带光源顺序连接的第一分路器、第一光纤光栅、第二光纤光栅，与待测信号顺序连接的开关、第二分路器、滤波器、综合处理单元、宽带光源，另外，第一分路器与第二分路器连接，综合处理单元与开关连接，其特征是所述第一光纤光栅和第二光纤光栅为光纤布拉格光栅；滤波器为F-P滤波器；开关为光开关。
专利摘要本实用新型公开了一种基于F-P滤波器的微型光纤光谱分析仪，包括与宽带光源顺序连接的第一分路器、第一光纤光栅、第二光纤光栅，与待测信号顺序连接的开关、第二分路器、滤波器、综合处理单元、宽带光源，另外，第一分路器与第二分路器连接，综合处理单元与开关连接，其特征是所述第一光纤光栅和第二光纤光栅为光纤布拉格光栅；滤波器为F-P滤波器；开关为光开关。本实用新型与现有技术相比，具有体积小、质量轻、成本低、便于模块化、易于批量生产等特点，利用光纤光栅作为实时校准信号，有效的提高了测试精度；采用先进的F-P滤波器作为分光器件，为仪器实现小型化提供了可靠的保证；采用高速光开关作为信号切换开关，实现了测试的实时性，弥补了F-P滤波器存在的固有问题，为提高测试精度提供了有力保证。
文档编号G01J3/28GK202274928SQ20112031254
公开日2012年6月13日 申请日期2011年8月25日 优先权日2011年8月25日
发明者周晓伟, 姚飞, 张超, 陈溢文 申请人:桂林聚联科技有限公司