專利名稱：一種基于f-p濾波器的微型光纖光譜分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種基于F-P濾波器的微型光纖光譜分析儀技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及光譜測試領(lǐng)域，更具體的說是一種基于F-P濾波器的微型光纖光譜分析儀。
背景技術(shù)：
[0002]光譜儀是光學(xué)儀器的重要組成部分，它可以分辨光信號中包含的不同波長信號， 根據(jù)其測試光波長范圍不同廣泛的應(yīng)用于冶金、地質(zhì)、石油、通信等不同領(lǐng)域。應(yīng)用于通信領(lǐng)域的光譜儀測試波段一般在1250nm-1650nm之間，根據(jù)分光手段主要可以分為物質(zhì)色散、多縫衍射和多光束干涉三種原理。本實(shí)用新型采用多光束干涉的方法。[0003]隨著光通信的發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的要求越來越高，傳統(tǒng)的SDH傳輸系統(tǒng)傳輸速率很難滿足日益增長的帶寬需求，密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)將多個(gè)不同波長的光信號在一根光纖中傳輸，大大的提高了光纖的利用率，因此DWDM技術(shù)將是解決網(wǎng)絡(luò)傳輸容量問題的必然技術(shù)手段。在光通信領(lǐng)域中隨著DWDM技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，對光路分析將不在僅僅局限于對光功率的測試和分析方面，而且需要在測試結(jié)果中顯示光路中不同波長信號的相關(guān)信息。因此，光通信領(lǐng)域?qū)τ诠庾V儀提出了更高的要求。一方面需要提供具有更高精度、更大測量范圍的儀器；另一方面迫切需要一種小型化、智能化、性能穩(wěn)定可靠、價(jià)格適中、能完成快速測試的儀表。[0004]光譜儀(OSA)將光波信號按其各組成部分的波長進(jìn)行分離(稱為光濾波或分光)， 利用檢測器測試不同波長對應(yīng)的光強(qiáng)，在特定波長范圍內(nèi)查看信號的光譜輪廓圖。目前市面上使用的光譜儀主要采用衍射光柵作為光濾波器。衍射光柵是一個(gè)分散性單元，其表面帶有大量平行細(xì)線，可用于將光信號分離或衍射成光譜。一旦信號發(fā)生衍射，就可以將檢測器對準(zhǔn)衍射光譜的特定位置以測量任何給定波長的功率。要測量另一個(gè)波長，檢測器就必須重新對準(zhǔn)另一個(gè)波長位置，依此類推。該方法中為了測試某波長處光強(qiáng)，檢測器必須移動(dòng)到該波長光衍射后對應(yīng)的位置上進(jìn)行光接收，系統(tǒng)存在移動(dòng)部件，對于使用環(huán)境有一定要求。衍射光柵本身是在平面上刻畫大量細(xì)線制成，采用衍射光柵的方法研制的儀器體積一般較大。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種基于F-P濾波器的微型光纖光譜分析儀，該光纖光譜分析儀具有體積小、測試速度快、質(zhì)量輕、成本低、便于模塊化、易于批量生產(chǎn)等特點(diǎn)ο[0006]本實(shí)用新型一種基于F-P濾波器的微型光纖光譜分析儀，包括與寬帶光源順序連接的第一分路器、第一光纖光柵、第二光纖光柵，與待測信號順序連接的開關(guān)、第二分路器、 濾波器、綜合處理單元、寬帶光源，另外，第一分路器與第二分路器連接，綜合處理單元與開關(guān)連接，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是所述第一光纖光柵和第二光纖光柵為光纖布拉格光柵；濾波器為F-P濾波器；開關(guān)為光開關(guān)。[0007]所述光纖布拉格光柵的中心波長為1530nm和1560nm兩種。[0008]所述光纖布拉格光柵(FBG Fiber Bragger Gate)屬于均勻光纖光柵的一種，光纖布拉格光柵其纖心折射率沿軸向周期的變化，當(dāng)入射光作用于光纖布拉格光柵時(shí)，光纖布拉格光柵可將某一特定波長的光反射，而其他波長的光則不產(chǎn)生影響。本實(shí)用新型采用中心波長為1530nm和中心波長為1560nm兩光纖光柵作為校準(zhǔn)信號。[0009]所述F-P 濾波器(FFP-TF，F(xiàn)iber Fabry-Perot Tunable Filter)是利用光的相干性設(shè)計(jì)的一種光濾波器，由光學(xué)F-P干涉儀發(fā)展而來，基本結(jié)構(gòu)是將鍍有高反射層的兩光纖端面準(zhǔn)直固定，使其間存在一個(gè)很小的空氣腔，當(dāng)光由一根光纖進(jìn)入空氣腔時(shí)，將在腔體內(nèi)發(fā)生多光束干涉。當(dāng)F-P濾波器的腔長為某一固定值時(shí)，只有與腔長滿足某一特定關(guān)系的波長光才可以通過，其他波長的光將被反射，F(xiàn)-P濾波器的腔長由壓電陶瓷(PZT)驅(qū)動(dòng)， 通過改變加在PZT上的電壓使其產(chǎn)生微小伸縮，帶動(dòng)F-P濾波器的腔長發(fā)生變化，從而改變透射的光波長，通過不斷周期的改變F-P濾波器腔長，實(shí)現(xiàn)對光譜的掃描。[0010]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有體積小、質(zhì)量輕、成本低、便于模塊化、易于批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，利用光纖光柵作為實(shí)時(shí)校準(zhǔn)信號，有效的提高了測試精度；采用先進(jìn)的F-P濾波器作為分光器件，為儀器實(shí)現(xiàn)小型化提供了可靠的保證；采用高速光開關(guān)作為信號切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了測試的實(shí)時(shí)性，彌補(bǔ)了 F-P濾波器存在的固有的遲滯性、蠕動(dòng)性、需要對測試信號進(jìn)行校準(zhǔn)的問題，為提高測試精度提供了有力保證。


[0011]圖1為本實(shí)用新型一種基于F-P濾波器的光纖光譜分析儀的整體示意圖。
具體實(shí)施方式
[0012]參閱圖1，本光纖光譜儀由8部分組成，分別是寬帶光源1、第一分路器2、第二分路器3、第一光纖光柵4、第二光纖光柵5、光開關(guān)6、F-P濾波器7、綜合處理單元8。本實(shí)用新型通過周期的改變加在F-P濾波器7上的驅(qū)動(dòng)電壓，實(shí)現(xiàn)F-P濾波器7的光譜掃描；通過光開關(guān)6的切換實(shí)現(xiàn)光譜儀測試的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，從而提高測試的精度。綜合處理單元8不斷周期的發(fā)送鋸齒波電壓信號作為F-P濾波器7的驅(qū)動(dòng)信號。[0013]在F-P濾波器7的第一個(gè)掃描周期內(nèi)(測試周期)，打開光開關(guān)6，并關(guān)閉寬帶光源 1，使得待測光信號通過光開關(guān)6和第二分路器3進(jìn)入F-P濾波器7，隨著驅(qū)動(dòng)電壓的不斷變化，待測信號中不同波長的光信號將先后通過F-P濾波器7進(jìn)入綜合處理單元8，綜合處理單元8將采樣的數(shù)據(jù)與輸出的驅(qū)動(dòng)電壓建立關(guān)系并儲存。在F-P濾波器7的第二個(gè)掃描周期內(nèi)(校準(zhǔn)周期)，綜合處理單元8發(fā)出控制信號，關(guān)斷光開關(guān)6，使得待測信號無法進(jìn)入測試光路，同時(shí)驅(qū)動(dòng)寬帶光源1工作，寬帶光源1發(fā)出的寬帶光通過第一分路器2進(jìn)入由第一光纖光柵4和第二光纖光柵5組成的光柵陣列，寬帶光源1中滿足光柵反射條件的波長的光反射回第二分路器3，其他波長成分的光信號則無障礙的透徹通過。反射回第二分路器3 的光信號為滿足第一光纖光柵4和第二光纖光柵5的反射條件的單波長光，他們構(gòu)成了校準(zhǔn)信號，通過第二分路器3后進(jìn)入F-P濾波器7。F-P濾波器7通過掃描得到校準(zhǔn)信號通過時(shí)驅(qū)動(dòng)電壓的值，并建立驅(qū)動(dòng)電壓與校準(zhǔn)波長之間的關(guān)系。[0014]通過第一個(gè)掃描周期，得到了待測光信號不同透射波長與驅(qū)動(dòng)電壓間的關(guān)系。由于F-P濾波器7存在非線性，無法得測試結(jié)果中波長的確切值。通過第二個(gè)掃描周期，得到校準(zhǔn)信號與驅(qū)動(dòng)電壓間的關(guān)系，以此為參考來確定第一個(gè)掃描周期內(nèi)得到數(shù)據(jù)。具體方法如下由于校準(zhǔn)信號為固定的中心波長為1530nm和1560nm光信號，若他們對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電壓分別為Vl和V2，則在一個(gè)掃描周期內(nèi)的某電壓值V所對應(yīng)的光波長L應(yīng)滿足以下公式[0015]L =1560 1530 χ 化 _ Vj^+1530 V2-VI[0016]以此公式可以計(jì)算出所有電壓處對應(yīng)的光波長值，再根據(jù)在該電壓V處測試得到的強(qiáng)度值I，建立待測信號中光波長與強(qiáng)度之間的關(guān)系，將這些對應(yīng)關(guān)系全部確定后，以波長為橫坐標(biāo)，以強(qiáng)度為縱坐標(biāo)就可以得到待測光信號的光譜圖。
權(quán)利要求1. 一種基于F-P濾波器的微型光纖光譜分析儀，包括與寬帶光源順序連接的第一分路器、第一光纖光柵、第二光纖光柵，與待測信號順序連接的開關(guān)、第二分路器、濾波器、綜合處理單元、寬帶光源，另外，第一分路器與第二分路器連接，綜合處理單元與開關(guān)連接，其特征是所述第一光纖光柵和第二光纖光柵為光纖布拉格光柵；濾波器為F-P濾波器；開關(guān)為光開關(guān)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于F-P濾波器的微型光纖光譜分析儀，包括與寬帶光源順序連接的第一分路器、第一光纖光柵、第二光纖光柵，與待測信號順序連接的開關(guān)、第二分路器、濾波器、綜合處理單元、寬帶光源，另外，第一分路器與第二分路器連接，綜合處理單元與開關(guān)連接，其特征是所述第一光纖光柵和第二光纖光柵為光纖布拉格光柵；濾波器為F-P濾波器；開關(guān)為光開關(guān)。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有體積小、質(zhì)量輕、成本低、便于模塊化、易于批量生產(chǎn)等特點(diǎn)，利用光纖光柵作為實(shí)時(shí)校準(zhǔn)信號，有效的提高了測試精度；采用先進(jìn)的F-P濾波器作為分光器件，為儀器實(shí)現(xiàn)小型化提供了可靠的保證；采用高速光開關(guān)作為信號切換開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了測試的實(shí)時(shí)性，彌補(bǔ)了F-P濾波器存在的固有問題，為提高測試精度提供了有力保證。
文檔編號G01J3/28GK202274928SQ20112031254
公開日2012年6月13日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者周曉偉, 姚飛, 張超, 陳溢文 申請人:桂林聚聯(lián)科技有限公司