CN107543610B - 一种可见光纤光谱仪的灵敏度测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可见光纤光谱仪的灵敏度测量装置，主要由窄线宽激光源、光纤跳线、可调光衰减器、光功率计组成，有效解决了光信号产生、传输和衰减控制问题。本发明通过精确控制装置达到灵敏度状态，再通过在同等条件下特定光功率计的比对测量，给出灵敏度指标的具体值，有效解决了光纤光谱仪的灵敏度值寻找和准确测量问题。

Description

一种可见光纤光谱仪的灵敏度测量装置

技术领域

本发明属于光纤光谱仪的灵敏度测量技术领域，尤其涉及的是一种可见光纤光谱仪的灵敏度测量装置。

背景技术

针对光纤接口的光谱仪灵敏度测量必须不断调节输入光源的光功率，以此实现灵敏度的判定，目前普遍采用可调谐激光器和光衰减器组合去实现近红外波段的灵敏度测量，可调谐激光器和光衰减器组合后的输出激光功率是已知的，无须测量。但是，由于市场上的可调谐激光器和光衰减器均工作在近红外波长范围，对于可见光波段的灵敏度检测则尚无方法可行。本发明通过研究验证基于玻璃基底、单面镀膜的圆形渐变中性密度滤光片的光衰减器特性发现，采用该型滤光片的光衰减器可同时有效用于可见光波段的光衰减，且光衰减动态范围的不足问题可以通过多台光衰减器串联解决；另外，通过设计装置，选用光纤接口型窄线宽激光源作为一种固定功率输出的激光信号和采用硅探测器的光功率计来测量同等条件下的激光功率，通过本方法能够实现对可见光波段的光纤光谱仪灵敏度准确测量。因此，本发明相较于以往的方法，其激光源是固定功率输出窄线宽的，激光信号功率是通过特定材质的光衰减器调节的，输出端的激光功率检测是采用特定探测器的光功率计实现的，并给出了光信号的传输和调节控制相应的方法。

公开授权的发明专利“摄像装置的光谱灵敏度特性测定方法和摄像数据构成方法”（公开号CN1164128C）报道了一种光源、分光器照射摄像装置来测定其光谱灵敏度的方法，该发明应用于摄像装置的光谱灵敏度测定，发明的方法及其应用对象与本发明存在显著差别。现有技术的缺点：1.现有的光纤光谱仪灵敏度测量方法及装置适用于近红外波段，无法有效应用到可见光波段；2.采用其他简易方式实现可见光波段的光纤光谱仪灵敏度指标测量误差不可控，无法得到可信度高的结果。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

针对解决现有技术方法缺陷，本发明提出的一种在可见光波段光纤光谱仪灵敏度测量装置，设计了光纤激光源、转接光纤跳线、级联光衰减器，并与采用硅探测器的光功率计的比对测量装置，测量结果准确可靠，简便易行。

本发明的技术方案如下：

一种可见光纤光谱仪的灵敏度测量装置，其中，包括依次连接窄线宽激光源（1）、第一光纤跳线（2）、第一可调光衰减器（3）、第二光纤跳线（4）、第二可调光衰减器（5）、第三光纤跳线（6）、光纤光谱仪（7）及光功率计（8）；当窄线宽激光源（1）产生的光信号进入通过第一光纤跳线（2）传输入第一可调光衰减器（3），再由第二光纤跳线（4）传输入第二可调光衰减器（5），之后由第三光纤跳线（6）传输入被测的光纤光谱仪（7），通过对第二可调光衰减器（5）和第三光纤跳线（6）的不断衰减量调节，逐渐逼近光纤光谱仪能够探测到的最小光信号功率，此时移走光纤光谱仪（7），接入光功率计（8）测量得到同等条件下的光信号功率，即为被光纤光谱仪的灵敏度。

进一步而言，所述窄线宽激光源为光纤光谱仪工作波段相适应的任意光纤接口型窄线宽激光光源。

进一步而言，所述任意光纤接口型窄线宽激光光源为632.8nm光纤接口型窄线宽激光源。

进一步而言，所述光纤跳线，两端接口类型分别为SMA905、FC/UPC。

进一步而言，所述第一可调光衰减器（3）和第二可调光衰减器（5）为基于玻璃基底或单面镀膜的圆形渐变中性密度滤光片的可调光衰减器。

进一步而言，所述第二光纤跳线（4）和第三光纤跳线（6）两端接口类型为FC/UPC、FC/UPC。

进一步而言，所述光纤光谱仪（7）通过控制调节第一可调光衰减器（3）和第二可调光衰减器（5）的衰减量逐级达到光纤光谱仪（7）能够探测到的最小光功率，然后移走光纤光谱仪（7），接入光功率计（8）。

进一步而言，所述光功率计（8）为采用硅探测器的光功率计。

本发明要解决的技术问题：1.可见光波段的光纤光谱仪灵敏度测量与单个探测器或组件的测量方法不同，其灵敏度受到各光学元器件的响应特性共同影响，且光信号在灵敏度指标测量时的各设备间通过不同接口类型的光纤进行，现有的光纤接口型固定衰减量的衰减器对可见光波段的光信号不起衰减作用。因此，本发明的方法和装置有效解决了光信号产生、传输和衰减控制问题。2. 本发明通过精确控制装置的光衰减器进行精确调节来逐级达到可见光波段的光纤光谱仪灵敏度，再通过采用硅探测器的光纤接口型光功率计在同等条件下进行比对测量，给出具体的灵敏度指标值。因此，本发明的方法和装置有效解决了光纤光谱仪的灵敏度值寻找和准确测量问题，且不需要获取光衰减器的具体衰减值（只要光衰减器能够发挥可调节的衰减作用即可）。

附图说明

图1为本发明基于瞬态响应的电机定位精度检测装置组成图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，针对解决现有技术方法不足和缺陷，本发明提出的一种在可见光波段光纤光谱仪灵敏度测量装置，包括依次连接及通讯的窄线宽激光源1、第一光纤跳线2、第一可调光衰减器3、第二光纤跳线4、第二可调光衰减器5、第三光纤跳线6、光纤光谱仪7、光功率计8。

当窄线宽激光源1产生的光信号进入通过第一光纤跳线2传输入第一可调光衰减器3，再由第二光纤跳线4传输入第二可调光衰减器5，之后由第三光纤跳线6传输入被测的光纤光谱仪7，通过对第二可调光衰减器5和第三光纤跳线6的不断衰减量调节，逐渐逼近光纤光谱仪能够探测到的最小光信号功率，此时移走光纤光谱仪7，接入光功率计8测量得到同等条件下的光信号功率，即为被光纤光谱仪的灵敏度。

在本发明中，窄线宽激光源1，可与光纤光谱仪工作波段相适应的任意光纤接口型窄线宽激光光源，如632.8nm光纤接口型窄线宽激光源；第一光纤跳线2，两端接口类型可分别为SMA905、FC/UPC（可根据连接设备两端的接口类型情况选定）；第二可调光衰减器3和第三可调光衰减器5，为如基于玻璃基底、单面镀膜的圆形渐变中性密度滤光片的可调光衰减器，该类型光衰减器虽然标称应用于近红外波段的光功率衰减，但是实际上也能够对可见光波段的光功率进行有效衰减，选用2台可调光衰减器是为了满足更大动态范围调节需要；第二光纤跳线4和第三光纤跳线6为光纤跳线，两端接口类型可为FC/UPC、FC/UPC（可根据连接设备两端的接口类型情况选定）；光纤光谱仪7（被测对象），通过控制调节第一可调光衰减器3和第二可调光衰减器5的衰减量逐级达到光纤光谱仪7能够探测到的最小光功率，然后移走光纤光谱仪7，接入光功率计8；光功率计8，为如采用硅探测器的光功率计，通过光功率计8在同等条件下的测量得到光纤光谱仪的灵敏度指标，选用硅探测器的光功率计是为了实现可见光波段光功率的有效准确测量。在本发明中，窄线宽激光源1产生的光一直在密闭的空间里传输，不受外界干扰，连接稳定牢靠，光功率的衰减调节控制方便，通过在同等调节下两次比对测量准确获取到灵敏度的具体指标。

本发明提出了一种实现可见光波段光纤光谱仪的灵敏度测量方法，并给出实现光信号产生、传输、可调光衰减和比对测量的实现装置，有效解决了可见光纤光谱仪的灵敏度值高效寻找和准确测量问题。与自由空间传输的光相比，本发明中的光一直在密闭的空间里传输，不受外界干扰，连接稳定牢靠，光功率的衰减调节控制方便，能够有效指导解决可见光波段的光纤光谱仪在灵敏度测试、标定方面的问题。

本发明要解决的技术问题：1.可见光波段的光纤光谱仪灵敏度测量与单个探测器或组件的测量方法不同，其灵敏度受到各光学元器件的响应特性共同影响，且光信号在灵敏度指标测量时的各设备间通过不同接口类型的光纤进行，现有的光纤接口型固定衰减量的衰减器对可见光波段的光信号不起衰减作用。因此，本发明的方法和装置有效解决了光信号产生、传输和衰减控制问题。2. 本发明通过精确控制装置的光衰减器进行精确调节来逐级达到可见光波段的光纤光谱仪灵敏度，再通过采用硅探测器的光纤接口型光功率计在同等条件下进行比对测量，给出具体的灵敏度指标值。因此，本发明的方法和装置有效解决了光纤光谱仪的灵敏度值寻找和准确测量问题，且不需要获取光衰减器的具体衰减值（只要光衰减器能够发挥可调节的衰减作用即可）。

本发明的输入光源本身是窄线宽的，设备间连接与传输方式采用不同接口光纤跳线实现，光的强度由光衰减器精确控制调节，调节直至达到被测光纤光谱仪能够探测到的最小光信号功率，最终在同等条件下再接入采用硅探测器的光功率计完成比对测量得到光纤光谱仪的灵敏度指标，测量结果准确性高并且实现过程简便。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种可见光纤光谱仪的灵敏度测量装置，其特征在于，包括依次连接窄线宽激光源（1）、第一光纤跳线（2）、第一可调光衰减器（3）、第二光纤跳线（4）、第二可调光衰减器（5）、第三光纤跳线（6）、光纤光谱仪（7）及光功率计（8）；当窄线宽激光源（1）产生的光信号进入通过第一光纤跳线（2）传输入第一可调光衰减器（3），再由第二光纤跳线（4）传输入第二可调光衰减器（5），之后由第三光纤跳线（6）传输入被测的光纤光谱仪（7），通过对第二可调光衰减器（5）和第三光纤跳线（6）的不断衰减量调节，逐渐逼近光纤光谱仪能够探测到的最小光信号功率，此时移走光纤光谱仪（7），接入光功率计（8）测量得到同等条件下的光信号功率，即为被光纤光谱仪的灵敏度；所述窄线宽激光源为光纤光谱仪工作波段相适应的任意光纤接口型窄线宽激光光源；所述任意光纤接口型窄线宽激光光源为632.8nm光纤接口型窄线宽激光源；所述第一可调光衰减器（3）和第二可调光衰减器（5）为基于玻璃基底、单面镀膜圆形渐变中性密度滤光片的可调光衰减器；所述光纤光谱仪（7）通过控制调节第一可调光衰减器（3）和第二可调光衰减器（5）的衰减量达到光纤光谱仪（7）能够探测到的最小光功率，然后移走光纤光谱仪（7），接入光功率计（8）；所述光功率计（8）为采用硅探测器的光功率计。

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