本发明专利技术公开了一种全光纤法布里－珀罗型傅里叶变换激光光谱测量装置及其测量方法。装置为参考光源（１）与测试光源（９）的光路上依次置有光隔离器（２，１０）、透镜（３，１１）、光纤耦合器（４，８）、单模光纤（５）、滤光片（１２，１４）和光电探测部件（１３，１５），压电陶瓷（６）与单模光纤（５）连接，并与压电陶瓷控制器（７）电连接，装置还包括信号处理与控制部件（１６）；方法为先设定腔长的调节范围和精度，再对获得的测试光干涉信号进行隔直放大，并用参考光的干涉图来测量光程差，在参考光过零点对测试光的干涉图进行采样，并对采样的测试光干涉图进行切趾处理、相位校正和快速傅立叶变换，得到测试光的光谱。它可用于激光光谱的精确测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光谱测量装置及测量方法，尤其是一种全光 纤法布里-珀罗型傅里叶变换激光光谱测量装置及其测量方法。
技术介绍
光纤法布里-珀罗(F-P)干涉仪由于具有灵敏度和分辨率高、体积小、重量轻、耐腐蚀、结构简单、抗电磁干扰能力强，且能在易燃易爆环 境下可靠运行等诸多优点，因而在材料特性分析、结构无损诊断、光谱分析 等方面有着广泛的应用。傅里叶变换光谱技术在近代取得了飞速的发展，是光谱分析的有力工具， 可用于弱光谱信号或宽光谱的测量。然而，因其在应用时要求干涉仪能输出 双光東，故导致了干涉仪的机械和光学系统的复杂性，大大地提高了傅里叶 变换光谱仪的造价和严格地限制了其工作环境，制约了傅里叶变换光谱仪的 发展和普及。目前，人们在将光的干涉现象应用于科学研究和工程技术上时，为获得光谱信息，作了一些尝试和努力，如在2000年出版的《激光杂志》第21卷 笫2期中"用可调谐法布里-珀罗腔测量光纤光栅波长" 一文就介绍了一种测 量光波长的装置及方法。它意欲提供一种可调谐法布里-珀罗腔来将光纤光栅 反射的波长直接转换为电信号；其中，构成可调谐法布里-珀罗腔的两个高反 射镜中的一个固定，另一个可移动且背面贴有一个压电陶瓷。测量时，给压 电陶瓷施加一个扫描电压，从而改变法布里-珀罗腔的腔长，使透过法布里-珀罗腔的光的波长发生改变，当探测器探测到的光强最大时，此时给压电陶 瓷施加的电压就对应着光纤光栅的反射波长。但是，这种装置及方法存在着 不足之处，首先，输出的只是单光束，无法在其基础上进行傅里叶变换光谱 技术的应用，且由此单光東获得的只是所测光源的波长电信号，而未能得到 该光源的光谱信息；其次，测量的精度低、误差大，精度受给压电陶瓷施加 的电压与压电陶瓷的伸缩率是否成线性变化的制约；再次，使用不便，为确 保测量的准确性和精度，需经常对其进行定标
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提5供一种测量光谱的准确性和精度高,使用方便的全光纤法布里-珀罗型傅里叶 变换激光光谱测量装置。本专利技术要解决的另一个技术问题为提供一种全光纤法布里-珀罗型傅里 叶变换激光光谱测量装置的测量方法。为解决本专利技术的技术问题，所采用的技术方案为全光纤法布里-珀罗型 傅里叶变换激光光谱测量装置包括光源和其光路上的透镜、反射面和光电接 收器，以及与反射面连接的压电陶瓷及其驱动源，特别是(a)所说光源为 参考光源和测试光源，所说参考光源的光路上依次置有参考光隔离器、参考 光透镜、参考光光纤耦合器、单模光纤、参考光滤光片和参考光光电探测部 件，所说参考光光纤耦合器经其输入端面与所说参考光透镜光连接、经其输 出端面与所说单模光纤的端面光连接、经其干涉信号输出端面与所说参考光 滤光片光连接，所说测试光源的光路上依次置有测试光隔离器、测试光透镜、 测试光光纤耦合器、单模光纤、测试光滤光片和测试光光电探测部件，所说 测试光光纤耦合器经其输入端面与所说测试光透镜光连接、经其输出端面与 所说单模光纤的端面光连接、经其干涉信号输出端面与所说测试光滤光片光 连接；(b)所说压电陶瓷与所说单模光纤固定连接，所说压电陶瓷驱动源为 压电陶瓷控制器，所说压电陶瓷控制器的输出端与所说压电陶瓷电连接；(c) 所说光谱测量装置还包括一个信号处理与控制部件，所说信号处理与控制部 件含有电连接的模/数变换釆集器、数/模转换器和微机，所说模/数变换釆集 器的输入端与所说参考光光电探测部件、测试光光电探测部件的输出端电连 接，所说数/模转换器的输出端与所说压电陶瓷控制器的输入端电连接。作为全光纤法布里-珀罗型傅里叶变换激光光谱测量装置的进一步改进， 所述的参考光源为固体激光器或He-Ne激光器或半导体激光器，测试光源为 发光二极管或半导体激光器或掺铒光纤放大自发辐射光源；所述的参考光隔 离器和测试光隔离器均由其光轴上依次置有的楔形双折射晶体、法拉第旋转 器和楔形双折射晶体构成，其中，两只楔形双折射晶体间的光轴夹角为45 度；所述的参考光光纤耦合器和测试光光纤耦合器均为单模光纤耦合器；所 述的参考光光纤耦合器的端面与单模光纤的端面的平行度公差< 0. 01度、两 者的间距为10~100jum,测试光光纤耦合器的端面与单模光纤的端面的平行6度公差<0. Ol度、两者的间距为10~100|im;所述的压电陶瓷的位移量调节 范围为l~100jum;所述的参考光滤光片为滤去测试光及杂散光，通过参考 光的滤光片，测试光滤光片为滤去参考光及杂散光，通过测试光的滤光片； 所述的参考光光电探测部件和测试光光电探测部件均含有依次电连接的光电 探测器和前置放大器；所述的光电探测器为光敏电阻或光电二极管或光电倍 增管。为解决本专利技术的另一个技术问题，所釆用的另一个技术方案为全光纤 法布里-珀罗型傅里叶变换激光光谱测量装置的测量方法包括光源的发光、 F-P腔长的调节和输出干涉光，特别是所说方法包含以下步骤(a )设定F-P 腔长的调节范围和精度；(b)开启参考光源，根据设定的F-P腔长的调节范 围和精度调节参考光的F-P腔长，由参考光光电探测部件获得参考光干涉信 号，并由此建立起参考光干涉信号与数学表达式/,^ 〃-c"( W/。=A^^ ^间对应的定标关系，数学表达中，^=^ /。为干涉信号的直流部分、"=-^ /。 为干涉信号交流部分的振幅、/。为入射参考光的强度、^为单模光纤端面的 反射率、0-^4tt/A ,/zZ为光学相位，其中的A为光源波长、"为单模光纤 的折射率、Z为法布里-珀罗腔长；(c)开启测试光源，由测试光光电探测 部件获得测试光干涉信号，并根据定标数学表达式/,M 〃-cw 0> c"0来对测试光干涉信号进行处理，定标数学表达式中，」=^ /。为干涉信号 的直流部分、》=-^ 厶为干涉信号交流部分的振幅、/。为入射测试光的强度、 ^为单模光纤端面的反射率、^ = f^7r/;i J/7Z为光学相位，其中的A为光源 波长，"为单模光纤的折射率，Z为法布里-珀罗腔长；(d)先对测试光干涉 信号进行隔直放大，并利用参考光的干涉图来测量测试光在测试光路上的光 程差，再在参考光的过零点对测试光的干涉图进行采样，采样间隔为半个参 考光波长；(e)对采样的测试光干涉图进行切趾处理、相位校正和快速傅立 叶变换，得到测试光的光谱。相对于现有技术的有益效果是，其一，使用参考光源，且将参考光源光 路与测试光源光路通过由压电陶瓷控制其位置的单模光纤进行有机地连接， 既使其输出了双光東，且由该双光東直接获得了待测光源的光谱信息，为傅 里叶变换光谱技术的应用提供了可能，从而提高了测量的准确性，又避免了装置中的部件对测量精度的制约，提高了测量的精度，还因其具有自定标功 能，进而提升了使用的方便性，排除了系统干扰带来的测量偏差，使其抗干扰的能力大大地增加了；其二，釆用光纤耦合器取代分束镜、连接参考光路 与测试光路的单模光纤固定在压电陶瓷上以代替反射镜移动来实现光程扫 描，不仅克服了传统光学所面临的象差和通量的难题，还便于集成和嵌入其 他系统中进行在线检测；其三，信号处理与控制部件的增设，除提高了自动 化的程度之外，还为傅里叶变换光谱技术的应用奠定了物质基础；其四，测 量方法科本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种全光纤法布里－珀罗型傅里叶变换激光光谱测量装置，包括光源和其光路上的透镜、反射面和光电接收器，以及与反射面连接的压电陶瓷（６）及其驱动源，其特征在于： （ａ）所说光源为参考光源（１）和测试光源（９）， 所说参考光源（１）的光路上依次置有参考光隔离器（２）、参考光透镜（３）、参考光光纤耦合器（４）、单模光纤（５）、参考光滤光片（１２）和参考光光电探测部件（１３），所说参考光光纤耦合器（４）经其输入端面（４０１）与所说参考光透镜（３）光连接、经其输出端面（４０３）与所说单模光纤（５）的端面（５０１）光连接、经其干涉信号输出端面（４０２）与所说参考光滤光片（１２）光连接， 所说测试光源（９）的光路上依次置有测试光隔离器（１０）、测试光透镜（１１）、测试光光纤耦合器（８）、单模光纤（５）、测试光滤光片（１４）和测试光光电探测部件（１５），所说测试光光纤耦合器（８）经其输入端（８０１）与所说测试光透镜（１１）光连接、经其输出端（８０３）与所说单模光纤（５）的端面（５０２）光连接、经其干涉信号输出端面（８０２）与所说测试光滤光片（１４）光连接； （ｂ）所说压电陶瓷（６）与所说单模光纤（５）固定连接，所说压电陶瓷驱动源为压电陶瓷控制器（７），所说压电陶瓷控制器（７）的输出端与所说压电陶瓷（６）电连接； （ｃ）所说光谱测量装置还包括一个信号处理与控制部件（１６），所说信号处理与控制部件（１６）含有电连接的模／数变换采集器、数／模转换器和微机，所说模／数变换采集器的输入端与所说参考光光电探测部件（１３）、测试光光电探测部件（１５）的输出端电连接，所说数／模转换器的输出端与所说压电陶瓷控制器（７）的输入端电连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王安，刘勇，朱灵，翟玉锋，李志刚，朱震，吴晓松，张龙，
申请(专利权)人：中国科学院安徽光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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