專利名稱：多波長激光波長計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多波長激光波長計(jì)。
背景技術(shù)：
在光纖通信系統(tǒng)中，人們需要知道和測量不同頻道(即不同波長)的光信號(hào)在長距離傳輸后的狀況(波長，功率，信噪比……)，通常稱測量這些參量的儀器為光學(xué)性能監(jiān)視器(0PM :optical performance monitor)或光學(xué)通道監(jiān)視器(OCM :optical channel monitor)。在這些檢測儀器中，對(duì)光波長的定標(biāo)需要激光波長計(jì)，這樣可以大大的減化OPM 及OCM的設(shè)計(jì)，省去波長標(biāo)刻系統(tǒng)。另外，在光纖傳感器的解調(diào)系統(tǒng)中，對(duì)于溫度、應(yīng)力等外界參數(shù)引起的波長變化， 也需要一個(gè)多波長激光波長計(jì)來測量和鑒別，這比應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)具或吸收池的波長標(biāo)刻系統(tǒng)要簡單、實(shí)用和低價(jià)?，F(xiàn)有的激光波長測量系統(tǒng)中，占主流的是邁克爾遜干涉儀型(Michelson Interferometer )，它通過比較輸入波長與一個(gè)內(nèi)部參考標(biāo)準(zhǔn)波長來標(biāo)定輸入光的波長。它雖然具有精度高的特點(diǎn)廣lpm)，但由于有運(yùn)動(dòng)部件，易受震動(dòng)的影響，不宜在環(huán)境較復(fù)雜的工作場所運(yùn)用，且價(jià)格昂貴。使用衍射光柵及CMOS (或CCD)矩陣光接器的波長計(jì)雖沒有運(yùn)動(dòng)部件，但由于作為接收器的CMOS矩陣價(jià)格昂貴，而且光波分辨率受矩陣排列的密度的影響，密度越高雖精度也越高，但價(jià)格也就越貴。為了避免CMOS的這個(gè)缺點(diǎn)，有人采用可調(diào)濾光片與單點(diǎn)光電接收器的方式來制造波長計(jì)，在這種方式下，也需要采用Febry-Perot標(biāo)準(zhǔn)具和標(biāo)準(zhǔn)波長來校正輸入激光的波長，有時(shí)還需要一個(gè)寬帶光源來照射標(biāo)準(zhǔn)具，這也增加了這種波長計(jì)的成本和復(fù)雜性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種多波長激光波長計(jì)，克服現(xiàn)有產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴、易受震動(dòng)的影響及需設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)光源或?qū)拵Ч庠吹牟蛔?。本?shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種多波長激光波長計(jì)，包括入射光纖，所述入射光纖與可調(diào)光學(xué)濾波器連接，可調(diào)光學(xué)濾波器與光束分束器光纖連接，光束分束器分別與第一光電接收器、第一波長依賴型濾光片、第二波長依賴型濾光片和第三波長依賴型濾光片光纖連接，第一光電接收器分別與第一除法器、第二除法器和第三除法器導(dǎo)線連接，第一波長依賴型濾光片與第二光電接收器光纖連接，第二光電接收器與第一除法器導(dǎo)線連接；第二波長依賴型濾光片與第三光電接收器光纖連接，第三光電接收器與第二除法器導(dǎo)線連接；第三波長依賴型濾光片與第四光電接收器光纖連接，第四光電接收器與第三除法器導(dǎo)線連接；第一除法器、第二除法器和第三除法器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器導(dǎo)線連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)處理器導(dǎo)線連接。第一波長依賴型濾光片為線性濾波片，其透過率曲線隨波長呈線性變化。[0011]第二波長依賴型濾光片為正弦濾波片，其透過率曲線隨波長呈正弦曲線變化。第三波長依賴型濾光片為與第二波長依賴型濾光片有45°相位差的正弦濾波片， 其透過率曲線隨波長呈正弦曲線變化。本實(shí)用新型的有益效果為1、結(jié)構(gòu)簡單緊湊，體積小，價(jià)格低，可以作為一個(gè)模塊方便的用于光纖通信的OPM (0PM: optical performance monitor，光學(xué)性能監(jiān)視器)及 OCM (OCM :optical channel monitor，光學(xué)通道監(jiān)視器)中，也可以方便的用在光纖傳感系統(tǒng)的解調(diào)儀中。2、采用一個(gè)可調(diào)(掃描)光學(xué)濾波器，可以將同時(shí)入射的不同波長的光分離開來， 從而可以同時(shí)測量多種光的波長。3、采用三片波長依賴型濾光片來鑒別入射光的波長，無干涉儀型波長計(jì)的運(yùn)動(dòng)元件，減少了儀器的復(fù)雜性，且不怕震動(dòng)，可以運(yùn)用于工作環(huán)境較為復(fù)雜的場所。4、不需設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)光源或?qū)拵Ч庠?，就可以測量輸入波長的絕對(duì)值，節(jié)省了成本。

下面根據(jù)附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的多波長激光波長計(jì)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例所述的多波長激光波長計(jì)的波長依賴型濾波片的透過率曲線。圖中1、入射光纖；2、可調(diào)光學(xué)濾波器；3、光束分束器；4、第一光電接收器；5、第一波長依賴型濾光片；6、第二波長依賴型濾光片；7、第三波長依賴型濾光片；8、第一除法器；9、第二除法器；10、第三除法器；11、第二光電接收器；12、第三光電接收器；13、第四光電接收器；14、模數(shù)轉(zhuǎn)換器。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例所述的一種多波長激光波長計(jì)，包括入射光纖1， 所述入射光纖1與可調(diào)光學(xué)濾波器2連接，可調(diào)光學(xué)濾波器2與光束分束器3光纖連接，光束分束器3分別與第一光電接收器4、第一波長依賴型濾光片5、第二波長依賴型濾光片6 和第三波長依賴型濾光片7光纖連接，第一光電接收器4分別與第一除法器8、第二除法器 9和第三除法器10導(dǎo)線連接；第一波長依賴型濾光片5與第二光電接收器11光纖連接，第二光電接收器11與第一除法器8導(dǎo)線連接；第二波長依賴型濾光片6與第三光電接收器12 光纖連接，第三光電接收器12與第二除法器9導(dǎo)線連接；第三波長依賴型濾光片7與第四光電接收器13光纖連接，第四光電接收器13與第三除法器10導(dǎo)線連接；第一除法器8、第二除法器9和第三除法器10與模數(shù)轉(zhuǎn)換器14導(dǎo)線連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器14與數(shù)據(jù)處理器導(dǎo)線連接。其中可調(diào)光學(xué)濾光片的自由光譜區(qū)(FSR)在40ηπΓ80ηπι之間；線寬(半極大全寬)在 0. Inm或更??；插入損耗小于2dB。第一波長依賴型濾光片5為線性濾波片，其透過率曲線隨波長呈線性變化，因?yàn)閷?duì)于每一波長只有一個(gè)單值對(duì)應(yīng)，因此第一波長依賴型濾光片5用于全波長范圍 (1500nnTl600nm)定標(biāo)。當(dāng)波長從1500nm變到1600nm時(shí)，其透過率從小變大，由于第一波長依賴型濾光片5的透過率隨光波長的變化的變化率很小廣0. 008/nm),即每Inm波長變化僅0. 8%，因此，只應(yīng)用第一波長依賴型濾光片5的多波長激光波長計(jì)的分辨率不高，約為 1. 0 0. Inm0為了增加本多波長激光波長計(jì)的靈敏度，又增加了第二波長依賴型濾光片6，第二波長依賴型濾光片6為正弦濾波片，其透過率曲線隨波長呈正弦曲線變化，在其線性變化區(qū)域，每10 nm波長間隔，就對(duì)應(yīng)于80%的強(qiáng)度變化，其波長鑒別率達(dá)廣0. 08/nm),即每Inm 的波長變化，強(qiáng)度變化就達(dá)8%，是線性濾波片的10倍，從而波長測量靈敏度增加10倍以上， 達(dá)到 0. Olnm。雖然減小此濾光片的變化周期，可以增加其單位波長的變化率，從而增加波長計(jì)的測量靈敏度，但變化周期減小后，增加了鍍膜的難度和成本；作為一個(gè)折中考慮，本濾光片設(shè)計(jì)為20-30nm的周期。由于第二波長依賴型濾光片6在其頂部和底部隨波長的變化率不靈敏，為了在任何波長處都達(dá)到高的靈敏度，再增加一片第三波長依賴型濾光片7，第三波長依賴型濾光片 7為與第二波長依賴型濾光片6有45°相位差的正弦濾波片，其透過率曲線隨波長呈正弦曲線變化。這樣，在第二波長依賴型濾光片6變化不明顯的區(qū)域，正好是第三波長依賴型濾光片7變化最大的區(qū)域。反之，在第三波長依賴型濾光片7變化不明顯的區(qū)域，正是第二波長依賴型濾光片6變化最大的區(qū)域，這樣可以保障在1500nnTl600nm波長區(qū)均有較高的靈敏度。如圖2所示，第一波長依賴型濾光片5的光譜曲線為斜線，第二波長依賴型濾光片 6的光譜曲線為實(shí)線所示的正弦曲線，第三波長依賴型濾光片7的光譜曲線為虛線所示的正弦曲線。使用時(shí)，不同波長的光從入射光纖1進(jìn)入可調(diào)光學(xué)濾波器2，可調(diào)光學(xué)濾波器2在一鋸齒波或三角波的驅(qū)動(dòng)下可以對(duì)輸入光的波長進(jìn)行掃描，從而把在時(shí)間域中同時(shí)輸入的光的各個(gè)波長分解成波長域上不同位置的信號(hào)，光經(jīng)過可調(diào)光學(xué)濾波器2后進(jìn)入光束分束器3，光束分束器3把輸入的光分為四束，第一束光不經(jīng)過任何濾波片，作為基準(zhǔn)光束進(jìn)入第一光電接收器4，第一束光通過第一光電接收器4轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)后分別進(jìn)入第一除法器 8、第二除法器9和第三除法器10，第二、三、四束光分別通過第一波長依賴型濾光片5、第二波長依賴型濾光片6、第三波長依賴型濾光片7后分別進(jìn)入第二光電接收器11、第三光電接收器12、第四光電接收器13，第二、三、四束光經(jīng)過光電接收器后轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)分別進(jìn)入第一除法器8、第二除法器9和第三除法器10與第一束光相除，歸一化后，第二、三、四束的強(qiáng)度則只與入射的波長有關(guān)，而與入射光的絕對(duì)強(qiáng)度無關(guān)，第二、三、四束光的強(qiáng)度就成為只依賴于光波長的參數(shù)，這三個(gè)參數(shù)經(jīng)ADC (模數(shù)轉(zhuǎn)換器)變換后，送入數(shù)據(jù)處理器，在事先的波長校準(zhǔn)定標(biāo)中，對(duì)于每一個(gè)入射波長，都有一組測試值與其對(duì)應(yīng)，列成表后，就可用于查閱未知入射光的波長了。例如，當(dāng)入射光強(qiáng)為I1時(shí)，各分束光強(qiáng)均為1/4，而經(jīng)過第一波長依賴型濾光片 5、第二波長依賴型濾光片6、第三波長依賴型濾光片7的光的光強(qiáng)分別為F^Ii/4、F2*I/4 和5*1/4，它們與未經(jīng)濾波片的光束I1A相除后，則分別為Fp F2和F3,與入射光的絕對(duì)強(qiáng)度無關(guān)，再通過查閱表格，即可得知入射光的波長了。[0032]下表為一示例
權(quán)利要求1.一種多波長激光波長計(jì)，包括入射光纖(1)，其特征在于所述入射光纖(1)與可調(diào)光學(xué)濾波器(2 )連接，可調(diào)光學(xué)濾波器(2 )與光束分束器(3 )光纖連接，光束分束器(3 )分別與第一光電接收器(4)、第一波長依賴型濾光片(5)、第二波長依賴型濾光片(6)和第三波長依賴型濾光片(7)光纖連接，第一光電接收器(4)分別與第一除法器(8)、第二除法器 (9)和第三除法器(10)導(dǎo)線連接；第一波長依賴型濾光片(5)與第二光電接收器(11)光纖連接，第二光電接收器(11)與第一除法器(8)導(dǎo)線連接；第二波長依賴型濾光片(6)與第三光電接收器(12)光纖連接，第三光電接收器(12)與第二除法器(9)導(dǎo)線連接；第三波長依賴型濾光片(7)與第四光電接收器(13)光纖連接，第四光電接收器(13)與第三除法器(10) 導(dǎo)線連接；第一除法器(8)、第二除法器(9)和第三除法器(10)與模數(shù)轉(zhuǎn)換器(14)導(dǎo)線連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(14)與數(shù)據(jù)處理器導(dǎo)線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多波長激光波長計(jì)，其特征在于第一波長依賴型濾光片(5) 為線性濾波片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多波長激光波長計(jì)，其特征在于第二波長依賴型濾光片(6) 為正弦濾波片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多波長激光波長計(jì)，其特征在于第三波長依賴型濾光片(7) 為與第二波長依賴型濾光片(6)有45°相位差的正弦濾波片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種多波長激光波長計(jì)，包括入射光纖，所述入射光纖與可調(diào)光學(xué)濾波器和光束分束器順次連接，光束分束器分別與第一光電接收器、第一波長依賴型濾光片、第二波長依賴型濾光片和第三波長依賴型濾光片連接，第一光電接收器分別與第一除法器、第二除法器和第三除法器連接，第一波長依賴型濾光片與第二光電接收器和第一除法器順次連接；第二波長依賴型濾光片與第三光電接收器和第二除法器順次連接；第三波長依賴型濾光片與第四光電接收器和第三除法器順次連接；第一除法器、第二除法器和第三除法器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)據(jù)處理器連接。本實(shí)用新型的有益效果為結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，無運(yùn)動(dòng)元件不怕震動(dòng)，不需內(nèi)部參考光源。
文檔編號(hào)G01J9/00GK202188911SQ20112031554
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者黃振國 申請(qǐng)人:北京東方譜光科技有限公司