一種紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，步驟1：驅(qū)動(dòng)待測(cè)發(fā)射機(jī)發(fā)射調(diào)制信號(hào)，利用經(jīng)過校準(zhǔn)的紫外光譜儀掃描調(diào)制信號(hào)在220nm～780nm范圍內(nèi)的光譜輻射能量分布；步驟2：通過積分方法計(jì)算分別求得380nm～780nm可見光段的光譜輻射能量和220nm～780nm整個(gè)譜段的全部光譜總輻射能量；步驟3：計(jì)算可見光抑制比步驟4：通過對(duì)輻射面多個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量求出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的可見光抑制比平均值。采用上述方案，校準(zhǔn)后的紫外光譜儀可用來測(cè)量光源的相對(duì)光譜功率，為得到光源的各波段能量分布，本發(fā)明采用分部積分求面積的方法，計(jì)算各波段的輻射能量。
【專利說明】一種紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紫外光通信收發(fā)模塊校準(zhǔn)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是一種紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法。

【背景技術(shù)】
[0002]紫外光通信作為一種新型的軍事通信系統(tǒng)，具有低竊聽率、高抗干擾性、全方位性、易組網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，成為國內(nèi)外各軍事強(qiáng)國爭(zhēng)先研究的焦點(diǎn)。紫外光通信系統(tǒng)理想的光源在日盲區(qū)應(yīng)具有較窄帶寬，目前可適用于紫外光通信的光源有紫外氣體放電燈(如低壓汞燈)、紫外激光器、紫外LED。其中紫外激光器和紫外LED的光譜均具有較窄的帶寬，而且沒有多余的譜線，是比較理想的紫外通信用光源，但是紫外激光器價(jià)格昂貴、光路調(diào)試復(fù)雜、體積大等因素限制了其實(shí)用化；而紫外LED的功率較小，無法達(dá)到光通信的傳輸能量要求。
[0003]氣體放電燈成為工程化紫外光通信系統(tǒng)的發(fā)光光源，利用放電燈進(jìn)行光學(xué)傳輸?shù)乃枷朐诤芏喙_的專利中都有提及，如1975年公開的Martin R.Dachs申請(qǐng)的美國專利3900404 ；1985年公開的Shinichi Nakada申請(qǐng)的日本專利JP60032443 ；1997年公開的Michael Smith申請(qǐng)的美國專利5657145。我國的紫外光通信起步較晚，但是在本領(lǐng)域也有很多相關(guān)的已授權(quán)專利或申請(qǐng)公開的發(fā)明專利和實(shí)用新型專利，如2007年公開的中國科學(xué)院上海光機(jī)所申請(qǐng)的名為“紫外光通信系統(tǒng)”的發(fā)明和實(shí)用新型專利，對(duì)應(yīng)專利號(hào)分別為ZL 200610116264.9, ZL 200620046090.9 ;北京郵電大學(xué)于2012年申請(qǐng)公開的名為“一種紫外光通信方法和紫外光通信系統(tǒng)”和“紫外光通信的方法和發(fā)射機(jī)”的發(fā)明專利，對(duì)應(yīng)申請(qǐng)?zhí)柗謩e為201210076043.9,201210076410.5 ;中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)于2012年申請(qǐng)公開的名為“一種基于無極紫外通信的信號(hào)發(fā)射裝置及方法”，對(duì)應(yīng)申請(qǐng)?zhí)枮?01210282383.7。以上的專利主要介紹了以氣體放電燈作為發(fā)射端機(jī)光源的紫外光通信系統(tǒng)組成及工作過程，并沒有對(duì)發(fā)射端機(jī)光源的光譜輻射的測(cè)試需求及測(cè)試方法進(jìn)行描述。
[0004]由于氣體放電燈具有寬光譜或多譜線，在日盲區(qū)邊界甚至可見光波段有一定的輻射能量，大大降低了紫外光通信的保密性。為了抑制光源的可見光成分，一般在光源輸出口放置濾光片，即使經(jīng)過濾光，光源在日盲區(qū)以外的其它譜段仍可能存在很強(qiáng)的輻射，為保證紫外光通信系統(tǒng)的保密性，必須對(duì)紫外光源的可見光成分進(jìn)行監(jiān)測(cè)，由于發(fā)射端機(jī)工作時(shí)，光源發(fā)射的是調(diào)制光，所以直接采用輻射計(jì)或功率計(jì)測(cè)量發(fā)射機(jī)的總輻射強(qiáng)度和可見光段輻射強(qiáng)度均比較困難。目前尚未查到紫外調(diào)制光源能量分布的測(cè)試方法。
[0005]現(xiàn)階段能夠測(cè)量紫外輻射的儀器主要有紫外光譜儀、紫外輻射照度計(jì)、紫外光功率計(jì)等，均不能實(shí)現(xiàn)“可見光抑制比”的測(cè)量，主要存在以下幾個(gè)方面的缺陷:
[0006](I)紫外光譜儀:紫外光譜儀是指測(cè)量范圍涵蓋紫外波段的光譜分析儀，多采用光柵分光；采用光電倍增管、紫外加強(qiáng)Si探測(cè)或CCD進(jìn)行探測(cè)；具有波長(zhǎng)校準(zhǔn)功能，波長(zhǎng)精度小于0.2nm。但是沒有光輻射校準(zhǔn)功能，輸出信號(hào)沒有考慮探測(cè)器的光譜響應(yīng)率、光柵的衍射效率等因素的影響，不能準(zhǔn)確測(cè)試光源的光譜輻射。
[0007](2)紫外輻射照度計(jì):一般含有帶通玻璃濾光器或干涉濾光器，使其工作于特定的波長(zhǎng)范圍，如320nm?390nm、365nm、290nm?320nm及253.7nm。因此,紫外福射照度計(jì)僅適用于測(cè)量紫外某一波段的輻射能量，而對(duì)整個(gè)紫外波段甚至可見光波段能量束手無策。
[0008](3)紫外光功率計(jì):一般采用Si作為探測(cè)器材料，可測(cè)量200nm?IlOOnm范圍的光功率，但是每次只能在一個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)測(cè)量，不能測(cè)量寬光譜或多譜線的光源。
[0009]上述中紫外輻射照度計(jì)、紫外光功率計(jì)主要測(cè)試連續(xù)光，而發(fā)射端機(jī)工作時(shí)處于調(diào)制狀態(tài)，使得測(cè)試結(jié)果不可靠。
[0010]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0013]一種紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其中，包括以下步驟:
[0014]步驟1:驅(qū)動(dòng)待測(cè)發(fā)射機(jī)發(fā)射調(diào)制信號(hào)，利用校準(zhǔn)后的紫外光譜儀對(duì)調(diào)制信號(hào)220nm?780nm波段光譜進(jìn)行掃描，得到220nm?380nm紫外波段和380nm?780nm可見光波段的輻射能量分布；
[0015]步驟2:通過積分方法計(jì)算分別求得380nm?780nm可見光段的光譜福射能量和220nm?780nm整個(gè)譜段的全部光譜總輻射能量；
[0016]步驟3:計(jì)算可見光抑制比JVf , M=可見光段的光譜輻射能量/全部光譜總輻射能量，其中，可見光段的光譜的范圍為380nm?780nm的光；整個(gè)譜段的全部光譜的范圍Λ/ zz(jnm?780nm ；
[0017]步驟4:通過對(duì)輻射面多個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量求出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的可見光抑制比平均值。
[0018]所述的紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其中，所述步驟I之前還執(zhí)行:校準(zhǔn)待測(cè)發(fā)射機(jī)發(fā)出包含可見光譜的紫外光譜信號(hào)的步驟；具體為:將待測(cè)發(fā)射機(jī)發(fā)出包含可見光譜的紫外光譜信號(hào)經(jīng)過測(cè)量窗口，進(jìn)入空間光學(xué)耦合裝置并將輻射的光譜信號(hào)耦合至紫外光譜儀的入射狹縫，實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)光譜儀實(shí)現(xiàn)光柵掃描。
[0019]所述的紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其中，所述測(cè)量窗口設(shè)置有多個(gè)測(cè)量孔，使紫外光譜信號(hào)順利通過所述測(cè)量窗口。
[0020]所述的紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其中，將所述紫外光譜儀狹縫端用光纖作為輻射光輸入的傳輸介質(zhì)，由聚光物鏡收集輻射光再耦合至所述光纖，實(shí)現(xiàn)與所述入射狹縫的耦合。
[0021]所述的紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其中，首先對(duì)紫外光譜儀進(jìn)行波長(zhǎng)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)過程為:將532nm激光頻率鎖定在碘分子的超精細(xì)譜線上，并通過外部倍頻腔得到266nm激光，然后利用266nm激光器輸入到紫外光譜儀入射狹縫，校準(zhǔn)紫外光譜儀波長(zhǎng)；然后利用氘燈和齒鎢燈對(duì)紫外光譜儀的輻射進(jìn)行定標(biāo)，將氘燈固定在光源夾具上，調(diào)節(jié)升降臺(tái)和俯仰臺(tái)，使氘燈出射光垂直入射到紫外光譜儀狹縫中心，利用氘燈200nm?380nm的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)光譜儀，將氘燈用鹵鎢燈替換，校準(zhǔn)光譜儀在380nm?780nm的輻射；最后利用校準(zhǔn)后的紫外光譜儀掃描被測(cè)調(diào)制光源光譜，得到380nm?780nm可見光段的光譜輻射能量和220nm?780nm整個(gè)譜段的全部光譜總輻射能量。
[0022]所述的紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其中，所述積分方法為利用分部積分的方法得到不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)相對(duì)光譜功率曲線與橫軸之間的面積，計(jì)算分別求得380nm?780nm可見光段的光譜福射能量和220nm?780nm整個(gè)譜段的全部光譜總福射能量。
[0023]采用上述方案:
[0024](I)首次提出利用“可見光抑制比”作為紫外光通信發(fā)射端機(jī)保密性的考核參數(shù)。
[0025](2)首次提出利用校準(zhǔn)后的紫外光譜儀測(cè)試調(diào)制光源的功率分布。
[0026](3)精密位移控制技術(shù):在校準(zhǔn)紫外光譜儀光輻射過程中，需要將氘燈/鹵鎢燈的出射光垂直入射到光譜儀的狹縫中心。本發(fā)明采用升降臺(tái)、俯仰臺(tái)、光源夾具等構(gòu)成精密位移控制系統(tǒng)，保證光譜儀校準(zhǔn)所需條件。
[0027](4)紫外光譜儀校準(zhǔn)技術(shù):目前紫外光譜儀主要測(cè)量光源光波長(zhǎng)，輸出信號(hào)為探測(cè)器的直接響應(yīng)，沒有考慮探測(cè)器的光譜響應(yīng)率、光柵衍射效率、轉(zhuǎn)折鏡等因素對(duì)光輻射測(cè)量的影響。本發(fā)明利用紫外標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)源對(duì)紫外光譜儀進(jìn)行波長(zhǎng)定標(biāo)后，利用氘燈/鹵鎢燈對(duì)紫外光譜儀進(jìn)行了光輻射定標(biāo)，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。
[0028](5)數(shù)據(jù)采集及處理技術(shù):校準(zhǔn)后的紫外光譜儀可用來測(cè)量光源的相對(duì)光譜功率，為得到光源的各波段能量分布，本發(fā)明采用分部積分求面積的方法，計(jì)算各波段的輻射能量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明發(fā)射機(jī)光抑制比測(cè)量原理框圖。
[0030]圖2為本發(fā)明空間耦合裝置示意圖。
[0031]圖3為本發(fā)明紫外光譜儀波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)示意圖。
[0032]圖4為本發(fā)明紫外光譜儀輻射校準(zhǔn)系統(tǒng)示意圖。
[0033]圖5為本發(fā)明紫外調(diào)制光源相對(duì)光譜功率。

【具體實(shí)施方式】
[0034]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0035]實(shí)施例1
[0036]本發(fā)明提供一種紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其中，包括以下步驟:
[0037]步驟1:驅(qū)動(dòng)待測(cè)發(fā)射機(jī)發(fā)射調(diào)制信號(hào)，利用校準(zhǔn)后的紫外光譜儀對(duì)調(diào)制信號(hào)220nm?780nm波段光譜進(jìn)行掃描，得到220nm?380nm紫外波段和380nm?780nm可見光波段的輻射能量分布；
[0038]步驟2:通過積分方法計(jì)算分別求得380nm?780nm可見光段的光譜輻射能量和220nm?780nm整個(gè)譜段的全部光譜總輻射能量；
[0039]步驟3:計(jì)算可見光抑制比M復(fù)=可見光段的光譜輻射能量/全部光譜總輻射能量，其中，可見光段的光譜的范圍為380nm~780nm的光；整個(gè)譜段的全部光譜的范圍為220nm~780nm ；
[0040]步驟4:通過對(duì)輻射面多個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量求出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的可見光抑制比平均值。
[0041]上述方法中，所述步驟I之前還執(zhí)行:校準(zhǔn)待測(cè)發(fā)射機(jī)發(fā)出包含可見光譜的紫外光譜信號(hào)的步驟；具體為:將待測(cè)發(fā)射機(jī)發(fā)出包含可見光譜的紫外光譜信號(hào)經(jīng)過測(cè)量窗口，進(jìn)入空間光學(xué)耦合裝置并將輻射的光譜信號(hào)耦合至紫外光譜儀的入射狹縫，實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)光譜儀實(shí)現(xiàn)光柵掃描。
[0042]上述方法中，所述測(cè)量窗口設(shè)置有多個(gè)測(cè)量孔，使紫外光譜信號(hào)順利通過所述測(cè)量窗口。
[0043]上述方法中，將所述紫外光譜儀狹縫端用光纖作為輻射光輸入的傳輸介質(zhì)，由聚光物鏡收集輻射光再耦合至所述光纖，實(shí)現(xiàn)與所述入射狹縫的耦合。
[0044]上述方法中，首先對(duì)紫外光譜儀進(jìn)行波長(zhǎng)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)過程為:將532nm激光頻率鎖定在碘分子的超精細(xì)譜線上，并通過外部倍頻腔得到266nm激光，然后利用266nm激光器輸入到紫外光譜儀入射狹縫，校準(zhǔn)紫外光譜儀波長(zhǎng)；然后利用氘燈和齒鎢燈對(duì)紫外光譜儀的輻射進(jìn)行定標(biāo)，將氘燈固定在光源夾具上，調(diào)節(jié)升降臺(tái)和俯仰臺(tái)，使氘燈出射光垂直入射到紫外光譜儀狹縫中心，利用氘燈200nm~380nm的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)光譜儀，將氘燈用鹵鎢燈替換，校準(zhǔn)光譜儀在380nm~780nm的輻射；最后利用校準(zhǔn)后的紫外光譜儀掃描被測(cè)調(diào)制光源光譜，得到380nm~780nm可見光段的光譜輻射能量和220nm~780nm整個(gè)譜段的全部光譜總輻射能量。
[0045]上述方法中，所述積分方法為利用分部積分的方法得到不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)相對(duì)光譜功率曲線與橫軸之間的面積，計(jì)算分別求得380nm~780nm可見光段的光譜輻射能量和220nm~780nm整個(gè)譜段的全部光譜總輻射能量。
[0046]進(jìn)一步而言，本發(fā)明將可見光段(380nm~780nm)輻射能量與輻射出的全部光譜(220nm~780nm)輻射能量的比值定義為“可見光抑制比”，作為衡量發(fā)射端機(jī)性能的考核性參數(shù)，如公式一所示，公式一:
[0047]

【權(quán)利要求】
1.一種紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:驅(qū)動(dòng)待測(cè)發(fā)射機(jī)發(fā)射調(diào)制信號(hào)，利用校準(zhǔn)后的紫外光譜儀對(duì)調(diào)制信號(hào)220nm?780nm波段光譜進(jìn)行掃描，得到220nm?380nm紫外波段和380nm?780nm可見光波段的輻射能量分布； 步驟2:通過積分方法計(jì)算分別求得380nm?780nm可見光段的光譜福射能量和220nm?780nm整個(gè)譜段的全部光譜總輻射能量； 步驟3:計(jì)算可見光抑制比H ,夏=可見光段的光譜輻射能量/全部光譜總輻射能量，其中，可見光段的光譜的范圍為380nm?780nm的光；整個(gè)譜段的全部光譜的范圍為220nm?780nm ； 步驟4:通過對(duì)輻射面多個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量求出各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的可見光抑制比平均值。
2.如權(quán)利要求1所述的紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其特征在于，所述步驟I之前還執(zhí)行:校準(zhǔn)待測(cè)發(fā)射機(jī)發(fā)出包含可見光譜的紫外光譜信號(hào)的步驟；具體為:將待測(cè)發(fā)射機(jī)發(fā)出包含可見光譜的紫外光譜信號(hào)經(jīng)過測(cè)量窗口，進(jìn)入空間光學(xué)耦合裝置并將輻射的光譜信號(hào)耦合至紫外光譜儀的入射狹縫，實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)光譜儀實(shí)現(xiàn)光柵掃描。
3.如權(quán)利要求2所述的紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其特征在于，所述測(cè)量窗口設(shè)置有多個(gè)測(cè)量孔，使紫外光譜信號(hào)順利通過所述測(cè)量窗口。
4.如權(quán)利要求3所述的紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其特征在于，將所述紫外光譜儀狹縫端用光纖作為輻射光輸入的傳輸介質(zhì)，由聚光物鏡收集輻射光再耦合至所述光纖，實(shí)現(xiàn)與所述入射狹縫的耦合。
5.如權(quán)利要求4所述的紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其特征在于，首先對(duì)紫外光譜儀進(jìn)行波長(zhǎng)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)過程為:將532nm激光頻率鎖定在碘分子的超精細(xì)譜線上，并通過外部倍頻腔得到266nm激光，然后利用266nm激光器輸入到紫外光譜儀入射狹縫，校準(zhǔn)紫外光譜儀波長(zhǎng)；然后利用氘燈和齒鎢燈對(duì)紫外光譜儀的輻射進(jìn)行定標(biāo)，將氘燈固定在光源夾具上，調(diào)節(jié)升降臺(tái)和俯仰臺(tái)，使氘燈出射光垂直入射到紫外光譜儀狹縫中心，利用氘燈200nm?380nm的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)光譜儀，將氘燈用鹵鎢燈替換，校準(zhǔn)光譜儀在380nm?780nm的輻射；最后利用校準(zhǔn)后的紫外光譜儀掃描被測(cè)調(diào)制光源光譜，得到380nm?780nm可見光段的光譜福射能量和220nm?780nm整個(gè)譜段的全部光譜總福射能量。
6.如權(quán)利要求4所述的紫外光通信發(fā)射端機(jī)可見光抑制比測(cè)試方法，其特征在于，所述積分方法為利用分部積分的方法得到不同波長(zhǎng)范圍內(nèi)相對(duì)光譜功率曲線與橫軸之間的面積，計(jì)算分別求得380nm?780nm可見光段的光譜福射能量和220nm?780nm整個(gè)譜段的全部光譜總輻射能量。
【文檔編號(hào)】H04B10/07GK104135319SQ201410363300
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】孫權(quán)社, 王少水, 朱興邦, 王國權(quán), 趙發(fā)財(cái), 鄭祥亮, 韓忠 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所