专利名称：检测光学器件光谱特性的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光学检测技术领域，特别涉及了一种基于傅立叶域锁模光纤激光器的
检测光学器件光谱特性的方法，以及实现该方法的装置。
背景技术：
光谱特性是光学器件最重要的特性之一，是评价光学器件性能的重要指标。光学
器件的光谱特性包括其透射光谱和反射光谱。比如在光纤器件方面，像光纤布拉格光栅、长
周期光纤光栅等各种滤波器，其核心的特性表现为该器件的透射光谱或者反射光谱；像光
纤耦合器、光纤波分复用等器件，其重要的特性表现为该器件的工作光谱范围。 在光学检测技术领域，检测光学器件光谱特性最为成熟的技术方案是采用宽带光
源和光谱分析仪器来实现光学器件光谱特性检测。目前，在一定光谱范围内的宽带光源技
术已经非常成熟，宽带光源的价格也是比较低廉的。然而商用的光谱分析仪器价格高昂，普
通用户很难承担其费用。构成光谱分析仪器的主要器件包括精密的光栅系统和CCD系统，
其成本很难再降下来。因此，基于宽带光源和光谱分析仪器检测光学器件光谱特性的技术
方案由于其成本高昂而限制了其大规模的应用。发明一种适合于普通用户的、价格低廉的
检测光学器件光谱特性方法及装置具有重要意义。

发明内容
本发明就是针对现有技术的不足，提出了一种基于傅立叶域锁模光纤激光器的检 测光学器件光谱特性的方法，同时提供了实现该方法的装置。
本发明的方法包括以下步骤 步骤(1)根据待测量光学器件的工作光谱范围选择合适的傅立叶域锁模光纤激 光器、光隔离器、光纤功分器和光电探头，所选择的上述器件的工作光谱范围应该能够覆盖 待测量光学器件的光谱范围； 步骤(2)将傅立叶域锁模光纤激光器的输出端口和光隔离器的输入端口光纤连 接；将光隔离器的输出端口和光纤功分器的输入端口光纤连接；将光纤功分器的一个输出 端口和一个光电探头的输入端口光纤连接，将光纤功分器的另一个输出端口和待测量光学 器件的输入端口光纤连接；待测量光学器件的输出端口和另一个光电探头的输入端口光纤 连接；两个光电探头的输出端口分别与数据处理模块信号连接； 步骤(3)傅立叶域锁模光纤激光器输出激光的波长随时间变化，从光纤功分器的
一个输出端口输出的激光进入光电探头后由数据处理模块获得参考信号Iref = fref(t)= F^(A)，其中f^(t)为参考信号时间函数，F^(入)为参考信号波长函数；从光纤功分器的 另一个输出的激光直接接光电探头，获得测量信号Is = fs(t) = Fs(A)，fs(t)为测量信号 时间函数，FJA)为测量信号波长函数；待测量光学器件的透射光谱T表示为
T= Is-Iref 二Fs(入)-Fref(入) 搭建傅立叶域锁模光纤激光器以及通过数据处理模块进行数据处理获得测量结果均为现有成熟技术。 实现本发明方法的装置包括傅立叶域锁模光纤激光器、光隔离器、光纤功分器、光 电探头、数据处理模块。傅立叶域锁模光纤激光器输出端口和光隔离器的输入端口光纤连 接；光隔离器的输出端口和光纤功分器的输入端口光纤连接；光纤功分器的一个输出端口 和一个光电探头的输入端口光纤连接，光纤功分器的另一个输出端口和待测量光学器件的 输入端口光纤连接；待测量光学器件的输出端口和另一个光电探头的输入端口光纤连接； 两个光电探头的输出端口分别与数据处理模块信号连接。 本发明主要适用于测量带光纤接口的光学器件的透射光谱特性，利用了傅立叶域 锁模光纤激光器输出激光光谱随时间变化的特性，通过待测量光学器件的透射测量信号和 参考信号的比较来获得待测量光学器件的光谱特性，而搭建傅立叶域锁模光纤激光器以及 通过数据处理模块进行数据处理获得测量结果均为现有成熟技术。本发明的测量范围大， 成本低廉，方法简单。


图1为本发明的结构示意图； 图2为实施例中萨克纳德光纤环形器件的透射光谱图。
具体实施例方式
如图1所示，检测光学器件光谱特性的装置包括傅立叶域锁模光纤激光器1、光隔 离器2、光纤功分器3、第一光电探头5-l、第二光电探头5-2和数据处理模块6。
傅立叶域锁模光纤激光器1的输出端口与光隔离器2的输入端口通过光纤连接； 光隔离器2的输出端口与光纤功分器3的输入端口通过光纤连接；光纤功分器3的一个输 出端口与第一光电探头5-1的输入端口通过光纤连接，光纤功分器3的另一个输出端口与 待测量光学器件4的输入通过端口光纤连接；待测量光学器件4的输出端口与第二光电探 头5-2的输入端口通过光纤连接；第一光电探头5-1和第二光电探头5-2分别与数据处理 模块6信号连接。待测量光学器件4可以为萨克纳德光纤环形器、光纤布拉格光栅、长周期 光纤光栅、波分复用器、光纤FP滤波器等。本实施例中选用萨克纳德光纤环形器进行说明
利用该检测装置的具体检测方法包括以下步骤 (1)根据待测量萨克纳德光纤环形器4的工作光谱范围(1540nm-1560nm)选用合 适的傅立叶域锁模光纤激光器1、光隔离器2、光纤功分器3和光电探头，上述选用的器件的 工作光谱范围为(1530nm-1570nm)，已经覆盖待测量的光学器件的光谱范围。
(2)将傅立叶域锁模光纤激光器1的输出端口和光隔离器2的输入端口光纤连接； 将光隔离器2的输出端口和光纤功分器3的输入端口光纤连接；将光纤功分器3的一个输 出端口和第一光电探头5-1的输入端口光纤连接，将光纤功分器3的另一个输出端口和待 测量萨克纳德光纤环形器4的输入端口光纤连接；待测量萨克纳德光纤环形器4的输出端 口和第二光电探头5-2的输入端口光纤连接；第一光电探头5-1和第二光电探头5-2分别 与数据处理模块6信号连接。 (3)傅立叶域锁模光纤激光器1输出激光的波长随时间变化，从光纤功分器3的一 个端口输出的激光经过待测量萨克纳德光纤环形器4进入第二光电探头5-2，可以从处理
4模块获得一个测量信号Is = fs(t) = FS(A);从光纤功分器的另一个输出的激光直接与第 一光电探头5-l光纤连接，可以获得一个参考信号IMf=fMf(t) =FMf(A);则待测量光学
器件的透射光谱T表示为 T= Is_Iref = Fs(A)-Fref(A) 即获得如图2所示的待测量萨克纳德光纤环形器的透射光谱图。 本发明利用了近年来刚刚被发展起来的傅立叶域锁模光纤激光器，通过设计合理
的检测系统，提出了检测光学器件光谱特性的新技术方案。本发明没有涉及到目前主要的
光谱分析仪器，大大地降低了测量成本。本发明采用的装置是光纤兼容的，特别适合光纤器
件的光谱检测，成本低廉。
权利要求
检测光学器件光谱特性的方法，其特征在于该方法包括如下步骤步骤(1)根据待测量光学器件的工作光谱范围选择傅立叶域锁模光纤激光器、光隔离器、光纤功分器和光电探头，所选择的上述器件的工作光谱范围能够覆盖待测量光学器件的光谱范围；步骤(2)将傅立叶域锁模光纤激光器的输出端口和光隔离器的输入端口光纤连接；将光隔离器的输出端口和光纤功分器的输入端口光纤连接；将光纤功分器的一个输出端口和一个光电探头的输入端口光纤连接，将光纤功分器的另一个输出端口和待测量光学器件的输入端口光纤连接；待测量光学器件的输出端口和另一个光电探头的输入端口光纤连接；两个光电探头的输出端口分别与数据处理模块信号连接；步骤(3)傅立叶域锁模光纤激光器输出激光的波长随时间变化，从光纤功分器的一个输出端口输出的激光进入光电探头后由数据处理模块获得参考信号Iref＝fref(t)＝Fref(λ)，其中fref(t)为参考信号时间函数，Fref(λ)为参考信号波长函数；从光纤功分器的另一个输出的激光直接接光电探头，获得测量信号Is＝fs(t)＝Fs(λ)，fs(t)为测量信号时间函数，Fs(λ)为测量信号波长函数；则待测量光学器件的透射光谱T为T＝Is-Iref＝Fs(λ)-Fref(λ)。
2. 检测光学器件光谱特性的装置包括傅立叶域锁模光纤激光器、光隔离器、光纤功分器、光电探头、数据处理模块，其特征在于傅立叶域锁模光纤激光器输出端口和光隔离器 的输入端口光纤连接；光隔离器的输出端口和光纤功分器的输入端口光纤连接；光纤功分 器的一个输出端口和一个光电探头的输入端口光纤连接，光纤功分器的另一个输出端口和 待测量光学器件的输入端口光纤连接；待测量光学器件的输出端口和另一个光电探头的输 入端口光纤连接；两个光电探头的输出端口分别与数据处理模块信号连接。
全文摘要
本发明涉及检测光学器件光谱特性的方法及装置。现有检测仪器结构复杂、价格昂贵。本发明方法首先选择合适的傅立叶域锁模光纤激光器、光隔离器、光纤功分器和光电探头，然后将待检测光学元器件与检测装置连接，最后根据数据处理模块得到的参考信号和测量信号计算出待检测光学器件光谱。本发明的装置中傅立叶域锁模光纤激光器发出的激光经光隔离器和光纤功分器后分为两路，一路经待检测光学元器件和光电探头后与数据处理模块连接；另一路经另一个光电探头后与数据处理模块连接。本发明的测量范围大，成本低廉，方法简单。
文档编号G01M11/02GK101776518SQ20101003965
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月12日 优先权日2010年1月12日
发明者陈达如 申请人:浙江师范大学