CN100516769C - 固定窗口可变宽带光源 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有一定谱宽的光源，具体讲是涉及固定窗口可变宽带光源。为提供结构简单，操作方便，应用广泛的固定窗口可变宽带光源，本发明采用的技术方案是，一种固定窗口可变宽带光源，由宽带光源，根据测量要求选择某个窗口宽度的滤光器的光开关和滤光器构成，滤光器通过耦合器对外输出，还包括控制光开关开闭的控制电路。本发明主要应用于光学测量、检测领域。

Description

固定窗口可变宽带光源

技术领域

本发明涉及具有一定谱宽的光源，具体讲是涉及固定窗口可变宽带光源。

背景技术

宽带光源是指具有一定谱宽的光源，用其作干涉检测，能够获得中心条纹，具有绝对测量，测量精度高等优点，因此宽带光源在光学测量、检测领域具有广泛的应用前景。因为宽带光源制作完成后，中心波长和谱宽就确定了，而在光学测量和检测中经常需要变窗口的宽带光源，中国专利02124123.6公开了一种宽带光源的检测方法和装置，但在实际测量中对于一定谱宽的光源，保偏光纤偏振耦合的测量范围和测量精度是一定的，而且它们是一对矛盾。测量范围扩大时，测量精度降低，而测量精度提高时就要牺牲一定的测量范围，而这必须在光源谱宽发生改变的情况下才能获得。当光源的谱宽变化时，就能满足不同的测量物体的需要。所以就希望能够有根据不同被测物体的测量范围和精度的要求，能够有谱宽发生变化的宽带光源。

现有文献中还没有发现提到固定窗口可变宽带光源的相关记载。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供结构简单，操作方便，应用广泛的固定窗口可变宽带光源。

本发明采用的技术方案是，一种固定窗口可变宽带光源，由宽带光源，根据测量要求选择某个窗口宽度的滤光器的光开关和滤光器构成，滤光器通过耦合器对外输出，还包括控制光开关开闭的控制电路。

所述滤光器是不同宽度的若干个滤光器，每个滤光器分别连接光开关的一路通道，每个滤光器分别连接耦合器以独立输出。

所述控制电路由电源部分、计算机、缓冲器、判别电路和光开关接口5部分构成，计算机传送信号到用于电压变换和缓冲的缓冲器，缓冲器输出到判别电路，判别电路通过光开关接口控制光开关器件开闭。

所述控制电路由依次相连的计算机、串口模块、电压转换模块、单片机构成，单片机连接光开关。

通过本发明的宽带光源、光开关、滤光器和耦合器的组合应用，能够提供固定窗口可变宽带光源，通过增加不同滤波带宽的滤光器，光开关和耦合器的端口数，能够提供更多窗口的宽带光源，因此此结构具有易于扩展不同带宽的光源的特性，而且结构简单，操作方便，能够解决实际测量方面的精度和范围的矛盾。

附图说明

图1为固定窗口可变宽带光源结构示意图。

图中，1：宽带光源    2 1xn的光开关    3，各种不同宽度的滤波器

4，1xn的耦合器

图2为实际实施的固定窗口可变宽带光源结构图。图中，1：宽带光源    2 1x4的光开关31-33，3个不同宽度的滤光器，4，1x4的耦合器。

图3为光开关控制电路结构示意图。

图4为计算机并口光开关控制电路图。

图5为计算机串口的光开关控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为固定窗口可变宽带光源结构示意图

本发明的目的是这样实现的，从宽带光源1发出光束进入到光开关2中，根据实际检测物体的范围和精度要求，确定需要多大谱宽的光束，也就确定使用哪种宽度的滤光器3i.通过光开关的控制电路控制光束进入到3i的滤波器中，输出的光束通过耦合器4进入到后面的测量系统中.i＝1，2，…n中，代表不同宽度的滤光器。

以下结合附图2对本发明的具体实施作如下详述。

在附图2中，一种固定窗口可变宽带光源包括：1为宽带光源，2为1x4的光开关，31、32和33分别为3个不同带宽的滤光器，4为1x4的耦合器。

1、宽带光源用于产生输出光束，可采用SDM-1300-1型号，其中心波长为1300nm，半高全宽为40nm，光功率为0.3mw。

2、根据被测量保偏光纤的长度选择不同宽度的滤光器。1x4的光开关用于把从宽带光源输出的光束路由选择到所需要的滤波器中。光开关可以采用先进光通讯有限公司的1x4的机械光开关，工作波长在1310nm，插入损耗为1dB，开关速度为10ms。

3、根据被测量光纤，分别选用了8nm，12nm，35nm宽度的滤光器，可以选用沈阳汇博光学技术有限公司生产的近红外窄带干涉滤光片，型号分别为IR1300-8，IR1300-12和IR1300-35，半波宽度分别为8nm，12nm和35nm，峰值透射率分别为40％，45％和45％。另一通道采用光纤直接相连，相当于半波宽度为光源宽度的滤光器，也就是40nm的滤光器。

4、1X4的耦合器把从滤光器输出的光束耦合进入后面的测量系统中。可以采用深圳朗光科技的1x4的熔拉光纤耦合器。

从宽带光源输出的光束经过扩束准直后，输入到光开关中，经过某个固定窗口的滤光器后聚焦进入耦合器中，耦合器把光束耦合进入后面的测量系统中。把这个固定窗口可变宽带光源用于专利02124123.6所述的测量保偏光纤偏振耦合的测试系统中，发现用40nm谱宽的光源测量时，保偏光纤偏振耦合的测量范围为500mm，空间分辨率为6cm；用35nm谱宽的光源测量时，保偏光纤偏振耦合的测量范围达到560mm，空间分辨率约为7cm，用12nm谱宽的光源测量时，保偏光纤偏振耦合的测量范围达到890mm，空间分辨率约为11cm，用8nm谱宽的光源测量时，保偏光纤偏振耦合的测量范围达到960mm，空间分辨率约为12cm。我们经过测量发现使用不同光源宽度的光源，测量系统的测量范围和精度不同，通过这样的一个发明有效的解决了不同测量物体的测量需要，有效的扩展了系统的使用范围。当测量较短的保偏光纤时，就可以使用窗口宽度较宽的宽带光源，从而能够达到更高的测量精度。而对于较长的保偏光纤测量，则可以使用窗口宽度较窄的滤光器，从而保证了较大的测量范围。

其中的光开关的控制电路采用了计算机进行控制。

图3是光开关的控制电路图。光开关的控制电路由电源部分，计算机接口，缓冲器，判别电路和光开关接口5部分构成。电源部分提供电路所需的电压和功率，光开关接口是为和外界的光开关器件相连接。计算机接口可以采用计算机串口或者并口接口，通过计算机传送信号给光开关。缓冲器把从计算机过来的信号转换成判别电路所需的电压幅值。判别电路根据过来的计算机信号决定对光开关的哪一个输出端口进行加电压。光开关的输出端如果加电压，就为通路，否则为断路。分别设计了计算机串口和并口的控制电路。

图4是计算机并口的光开关控制电路图。电源供给模块提供数字电路用的+5V电源。缓冲控制模块用SN74LS245来对从计算机接口传输的控制数据进行缓冲，同时通过2N3904(npn开关晶体管)的驱动控制，完成对光开关器件进行光路的选择，同时由发光二极管来实时显示光开关的光路配置状态。

图5是计算机串口的光开关控制电路图。对应于串口驱动控制电路，可以选择MAXIM公司的MAX2321双路RS-232接收发送器将EIA电平转换成TTL电平。单片机驱动控制由美国ATMEL公司的AT89C2051单片机来实现。光开关驱动电路和计算机的串行接口模块由一个RS-232连接器DB9和在电路板上的DIP封装的插针，以及一条标准线缆组成。通过串行线缆，从计算机后面的RS-232接口将串行数据引到电路板上。从计算机发送出来的数据TXD经过电平转换芯片MAX2321变成了TTL电平，然后由单片机串行接收端口接收，通过判断控制数据的数值，从而从P0口发出并行控制信息，来调整光开关的光路配置状态。最后通过发光二极管来实时显示光路配置状态。同时，由电源模块提供整个电路所需要的+5V直流电源。

Claims (4)

1.一种固定中心波长窗口可变宽带光源，其特征是，由宽带光源，根据测量要求选择某个窗口宽度的滤光器的光开关和滤光器构成，滤光器通过耦合器对外输出，还包括控制光开关开闭的控制电路。

2.根据权利要求1所述的一种固定中心波长窗口可变宽带光源，其特征是，所述滤光器是不同宽度的若干个滤光器，每个滤光器分别连接光开关的一路通道，每个滤光器分别连接耦合器以独立输出。

3.根据权利要求1所述的一种固定中心波长窗口可变宽带光源，其特征是，所述控制电路由电源部分、计算机、缓冲器、判别电路和光开关接口5部分构成，计算机传送信号到用于电压变换和缓冲的缓冲器，缓冲器输出到判别电路，判别电路通过光开关接口控制光开关器件开闭。

4.根据权利要求1所述的一种固定中心波长窗口可变宽带光源，其特征是，所述控制电路由依次相连的计算机、串口模块、电压转换模块、单片机构成，单片机连接光开关。

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