CN101290248A - 基于马赫-曾德尔干涉仪滤波原理的单模红外光波长计 - Google Patents

基于马赫-曾德尔干涉仪滤波原理的单模红外光波长计 Download PDF

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Abstract

本发明一种基于马赫-曾德尔干涉仪滤波原理的单模红外光波长计,其特征在于,其中包括:一光纤耦合器;一马赫-曾德尔调制器,该马赫-曾德尔调制器的输入端与光纤耦合器的输出端采用光纤连接,该马赫-曾德尔调制器构成一光滤波器;第一光纤耦合器和第二光纤耦合器,该第一光纤耦合器和第二光纤耦合器之间用光纤连接,该第一光纤耦合器的输入端与光纤耦合器的输出端用光纤连接,该第一光纤耦合器和第二光纤耦合器构成一光滤波器;其中该马赫-曾德尔调制器、光纤耦合器和光纤耦合器之后分别通过光纤连接一光电二极管。

Description

基于马赫一曾德尔干涉仪滤波原理的 单模红外光波长计
技术领域
本发明属于光通信技术领域,更具体说是 一 种基 于马赫 一 曾德尔干涉仪滤波原理的单模红外光波长 计。
背景技术
本波长计具有结构简单,成本低,测量时间短, 无机械损耗,易于集成等优点。对于 一 个两干涉臂长 差为W分光比为1 : 1的马赫 一 曾德尔干涉仪,其输出
光 强 和 输 入光强的比 值与臂长差和光频率 f有一 个 固
定 的 函 数 关系(『=+(1+^,/))。对于某一红 外波段 的 激
光 , 我 们 选择合适的 臂长差就能得到传输 光比值 与 入
射 波 长 的 一个单调函 数关系,从而通过测 量光的 输 出
输 入 强 度 比值来确定 输入光的波长。比如 我们釆 用 臂
长 差 约 为 1 2微米的 马赫 一 曾德尔干涉仪 就能覆 生 整
个 C + L 波 段(1 5 2 5〜1 6 2 5 nm)。 另 外 一 方 面采用较长的臂长差,虽然测量波长范围变小了 ,但能 获得更精确的波长值。
发明内容
本发明的目的在于设计 一 种基于马赫 一 曾德尔 干涉仪滤波原理的单模红外光波长计。相对于传统的 光谱仪该波长计只能测量测量单模激光器的输出波 长,但具有结构简单,易于集成,体积小,测量反应 时间短,无机械磨损,生产成本低等优点。可以应用 于各种(红外波段)波长探测系统中。
本发明 一 种基于马赫 一 曾德尔干涉仪滤波原理的 单模红外光波长计,其特征在于,其中包括:
一光纤耦合器;
一马赫 一 曾德尔调制器,该马赫_曾德 尔 调 制 器
的 输 入端与光纤耦合器的输出端采用光纤连 接 , 该 马
赫 _ 曾德尔调制器构成 一 光滤波器;
第 一 光纤耦合器和第二光纤耦合器,该 第 一 光 纤
牵禺 合 器和第二光纤耦合器之间用光纤连接, 该 第 一 光
纤 孝禺 合器的输入端与光纤耦合器的输出端 用 光 纤 连
接 该第 一 光纤耦合器和第二光纤耦合器构 成 光 滤
波 器
其中该马赫 一 曾德尔调制器、光纤耦合 器 和 光 纤耦合器之后分别通过光纤连接一光电二极管。
其中马赫 一 曾德尔调制器的臂长差为A/l ,其能保 证在整个测量波长范围内,输出光强随波长变化为单
调函数,其中l为长度。
其中该第 一 光纤耦合器和第二光纤耦合器构成的
光滤波器比马赫 一 曾德尔调制器构成的光滤波器的臂 长差大十倍以上,所述的光滤波器并联的数量是依测 量精度而定。
其中该光纤耦合器1 、马赫一曾德尔调制器、光 纤耦合器、光纤耦合器以及连接的光纤是偏振保持器 件。
本发明的有益效果是:采用马赫一曾德尔干涉仪 结构作为滤波器,相比于F-P标准具中的F-P腔滤波 器,结构更简单易于制作。并且由于消光比取决于两 臂长差,随温度变化臂长差基本保持不变(两臂波导 都采用相同材料制作),因而不会带来大的附加误差。
此设计的另 一 大优点是通过并联更多的马赫 一 曾德尔 干涉仪结构的光滤波器能获得更高的波长测量精度。 因此我们可以将两者结合起来,将入射光分成几路分
别送到不同臂长差的马赫 一 曾德尔干涉仪结构的光滤 波器中,从而得到光波长的准确值。可以将不同臂长
的马赫 一 曾德尔干涉仪结构的光滤波器制作在同 一 个200710098462.1
说明书第4/6页
光波导器件中。
附图说明
为 进 步 说 明 本 发 明的技 术 内容, 以下结合附 图
和 实 施 例 对 本 发 明 作 进 一步说 明 , 其中
图 1 是 种 基 于 马 赫 一 曾 獰 l心 尔干涉 仪滤波原理 的
单 模 红 外 光 波 长 计 的 结 构示意 图
具体实施方式
请参阅图1 ,本发明 一 种基于马赫一曾德尔干涉
仪滤波原理的单模红外光波长计,其中包括:
一光纤耦合器1 ;
一马赫一曾德尔调制器2 ,该马赫一曾德尔调制 器2的输入端与光纤耦合器1的输出端采用光纤连 接,该马赫 一 曾德尔调制器2构成 一 光滤波器;其中
马赫 一 曾德尔调制器2的臂长差为A/',其能保证在整个 测量波长范围内,输出光强随波长变化为单调函数, 其中1为长度;
第 一 光纤耦合器3和第二光纤耦合器4 ,该第一 光纤耦合器3和第二光纤耦合器4之间用光纤连接, 该第一光纤耦合器3的输入端与光纤耦合器1的输出端用光纤连接,该第 一 光纤耦合器3和第二光纤耦合 器4构成 一 光滤波器;
其中该马赫一曾德尔调制器2 、光纤耦合器4和
光纤耦合器1之后分别通过光纤连接一光电二极管
5 、 6 、 7 。
中 该 第 ——' 光 纤耦合器3和第二光纤耦合器 4 构
成 的 光 滤 波 器 比 马 赫 一 曾德尔调制器2构成的光 滤 波
器 的 臂 长 差 大 十 倍 以上,所述的光滤波器并联的 数 量
是 依 测 精 度 而 定
中 该 光 纤 賴 合器1 、马赫 一 曾德尔调制器 2 、
光 纤 孝禺 合 器 3 、 光 纤耦合器4以及连接的光纤是 偏 振
保 持 器 件
请 再 参 阅 图 1 所示,待测单模激光通过光纤 孝禺 合
器 1 均 分 成 3 份 ,;i ^中第一路通过一个臂长差^大 约 为
1 2 微 米 的 马 赫 — 曾德尔调制器2构成的马赫_ 胃 德
尔 干 涉 仪 从 干 涉仪输出的光通过保偏单模光纤 输 入
到 光 电 一 极 管 7 光电流通过采样电阻转换成的 电 压
值可以用带AD转换的单片机芯片读取。因为光电流正
比于光强,而电压又正比于光电流,所以读取电压值"'
就相当于得到了光强大小。从光耦合器输出的第二 路光通过由光纤耦合器3和光纤耦合器4构成的马赫
一曾德尔干涉仪,臂长差A/2比M大 一 个或两个数量级,以便测量到更精确的波长值。从光纤耦合器4输出的 光通过保偏单模光纤输入到光电二极管6 ,采用与第
一路同样的方法读取光强值(对应电压"2 )。必须强 调 一 点的是光纤耦合器3和光纤耦合器4必须采用保
偏光纤耦合器。从光纤耦合器输出的第三路光直接通
过单模光纤输入光电二极管5然后读取光强值^ (对应 电压。光路和电路8设计完毕,接下来就是定标。 采用一个能覆盖C + L波段的可调谐光源,其输出光通 过光耦合器分两路, 一 路输入到如图1所示设计的光 波长计,另外 一 路输入到的光谱仪。从光谱仪上测量
的每 一 个输出光波长值对应唯——组该波长计测量出 的(tV"。; [/2/t/。)值,通过定标我们就得到了光输出波长。
采用多个臂长差不等的马赫一曾德尔干涉仪结构 的光滤波器并联,有利于提高测量精度;
使用带AD采样的MCU设计的电路8实现光信号的 采样,读取、计算、显示功能。

Claims (4)

1、一种基于马赫-曾德尔干涉仪滤波原理的单模红外光波长计,其特征在于,其中包括: 一光纤耦合器; 一马赫-曾德尔调制器,该马赫-曾德尔调制器的输入端与光纤耦合器的输出端采用光纤连接,该马赫-曾德尔调制器构成一光滤波器; 第一光纤耦合器和第二光纤耦合器,该第一光纤耦合器和第二光纤耦合器之间用光纤连接,该第一光纤耦合器的输入端与光纤耦合器的输出端用光纤连接,该第一光纤耦合器和第二光纤耦合器构成一光滤波器; 其中该马赫-曾德尔调制器、光纤耦合器和光纤耦合器之后分别通过光纤连接一光电二极管。
2 、如权利要求1所述的基 仪滤波原理的单模红外光波长计马赫 一 曾德尔调制器的臂长差为 测量波长范围内,输出光强随波其中1为长度。
3 、如权利要求1所述的基于马赫 — 曾德 尔 干,其特 征 在于 , 其A/',其 能 保证 在 整长变化 为 单调 函 数于马赫一曾德尔干涉仪滤波原理的单模红外光波长计,其特征在于,其中该第—光纤耦合器和第二光纤稱合器构成的光滤波器比马赫一曾德尔调制器构成的光滤波器的臂长差大十倍以上,所述的光滤波器并联的数量是依测量精度而定。
4、如权利要求1或2或3所述的基于马赫一曾德尔干涉仪滤波原理的单模红外光波长计,其特征在于,其中该光纤親合器1、马赫—幽饰曰 te调制班 奋、光纤耦合器、光纤親合器以及连接的光纤是偏振保持器件。
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