CN107870040A - 一种全光纤傅立叶变换光谱仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全光纤傅立叶变换光谱仪，包括马赫曾德结构，所述的马赫曾德结构包括输入光信号的第一光纤耦合器、输出光信号的第二光纤耦合器和连接在两个光纤耦合器之间的两根光纤臂，所述的第一光纤耦合器上设有输入待测光信号的第一输入端口和连接泵浦源的第二输入端口，所述的第二光纤耦合器上设有信号输出端口，所述的信号输出端口上设有去除泵浦光的滤光片，所述的两根光纤臂的其中一根光纤臂内并行设有信号纤芯和掺杂纤芯，所述的掺杂纤芯光吸收波段与泵浦源发出的泵浦光位于同一波段，本发明技术方案利用光纤的受热膨胀来实现两根光纤臂的光程差调节，不仅提高了光谱仪的扫描分辨率，还使设备扫描效果稳定性更好。
Description
技术领域
本发明涉及光谱仪装置领域，尤其是一种全光纤傅立叶变换光谱仪。
背景技术
傅立叶变换光谱仪是利用傅立叶变换光谱法对物质原子和分子吸收、发射光谱的进行分析的仪器，其原理是利用干涉图和光源谱图之间的对应关系，利用测量干涉图并对其进行傅立叶变换得到光谱图，进而获取到所需的光谱信息，传统的傅立叶变换光谱仪需要利用运动部件来进行配合调整提高扫描所得图像的分辨率，并且传统傅立叶变换光谱仪的光学分束器容易受到环境震动的影响，温度容易造成相位误差和强度误差，对于这种情况，目前出现了基于马赫曾德干涉仪的光纤傅立叶变换光谱仪，采用光纤和光纤耦合器分别代替传统光路和分束镜，通过改变光纤的长度来代替传统动镜来实现光程差的扫描，由于傅立叶变换光谱仪的分辨率主要是由马赫曾德干涉仪的两光纤臂的光程差来决定的，想要提高光谱仪的分辨率就必须提高两光纤臂的光程差，而目前光谱仪调整光纤臂长度的方式较为单一多采用物理拉伸的方式，且易使得整机体积变大。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种分辨率高、扫描速度快、扫描效果稳定的全光纤傅立叶变换光谱仪。
为了实现上述的技术目的，本发明的技术方案为：一种全光纤傅立叶变换光谱仪，包括马赫曾德结构，所述的马赫曾德结构包括输入光信号的第一光纤耦合器、输出光信号的第二光纤耦合器和连接在两个光纤耦合器之间的两根光纤臂，所述的第一光纤耦合器上设有输入待测光信号的第一输入端口和连接泵浦源的第二输入端口，所述的第二光纤耦合器上设有信号输出端口，所述的信号输出端口上设有去除泵浦光的滤光片，所述的两根光纤臂的其中一根光纤臂内并行设有信号纤芯和掺杂纤芯，所述的掺杂纤芯光吸收波段与泵浦源发出的泵浦光位于同一波段。
作为本发明信号纤芯和掺杂纤芯的一种实施方式，所述的信号纤芯和掺杂纤芯均为实心结构并且并行设置在一起。
作为本发明信号纤芯和掺杂纤芯的另一种实施方式，所述的掺杂纤芯为环形结构，所述的信号纤芯位于掺杂纤芯的环形结构内并与掺杂纤芯并行设置在一起。
进一步的，所述的光纤臂为单包层光纤或双包层光纤。
进一步的，所述的掺杂纤芯为至少掺有一种稀土元素的纤芯。
进一步的，所述的泵浦源为半导体激光器、固体激光器或光纤激光器。
进一步的，所述的掺杂纤芯内的掺杂离子浓度均匀。
通过上述的技术方案，本发明的有益效果为：在光谱仪的马赫曾德结构里的其中一根光纤臂中设置一条与信号纤芯并行的掺杂纤芯，利用泵浦源发射泵浦光来使掺杂纤芯受热升温同时将热量传递给信号纤芯，令信号纤芯受热膨胀伸出，以此完成光纤臂与另一根光纤臂的光程差调节，提高光谱仪扫描的分辨率，利用泵浦光进行加热的方式快速且可靠同时可以加快光谱仪的扫描速度，同时在信号输出端口上设置滤光片将泵浦光过滤掉，避免输出的待测光信号受泵浦光影响。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的阐述：
图1为本发明马赫曾德结构的简要示意图；
图2为本发明实施例1信号纤芯和掺杂纤芯的结构示意图；
图3为本发明实施例2信号纤芯和掺杂纤芯的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1至2之一所示，本发明包括马赫曾德结构，所述的马赫曾德结构包括输入光信号的第一光纤耦合器1、输出光信号的第二光纤耦合器2和连接在两个光纤耦合器之间的两根光纤臂3、4，所述的第一光纤耦合器1上设有输入待测光信号的第一输入端口11和连接泵浦源5的第二输入端口12，所述的第二光纤耦合器2上设有信号输出端口21，所述的信号输出端口21上设有去除泵浦光的滤光片9，所述的两根光纤臂3、4的其中一根光纤臂内并行设有信号纤芯31和掺杂纤芯32，所述的掺杂纤芯32光吸收波段与泵浦源5发出的泵浦光位于同一波段。
进一步的，所述的信号纤芯31和掺杂纤芯32均为实心结构并且并行设置在一起。
进一步的，所述的光纤臂3、4为单包层光纤或双包层光纤。
进一步的，所述的掺杂纤芯32为至少掺有一种稀土元素的纤芯。
进一步的，所述的泵浦源5为半导体激光器、固体激光器或光纤激光器。
进一步的，所述的掺杂纤芯32内的掺杂离子浓度均匀。
当设备启动进行扫描时，待测光信号由信号传输端口6经信号准直元件8准直后传输至第一输入端口11，再经第一光纤耦合器1后分别传输至两根光纤臂3、4中，同时泵浦源5启动发射泵浦光，泵浦光经准直元件7准直后进入第二输入端口12，再经过第一光纤耦合器1后分别传输至两根光纤臂3、4中，其中一根光纤臂设有掺杂纤芯32，掺杂纤芯32吸收泵浦光发热升温，同时将热量传递给与其并行的信号纤芯31，信号纤芯31受热发生膨胀伸长，使待测光信号在两根光纤臂3、4中的光程差发生变化，促使设备扫描出的光谱图分辨率提高。
实施例2
如图3所示，本实施例与实施例1的结构和工作原理基本相同，其不同之处在于，所述的掺杂纤芯32为环形结构，所述的信号纤芯31位于掺杂纤芯32的环形结构内并与掺杂纤芯32并行设置在一起。
以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对此实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种全光纤傅立叶变换光谱仪，其特征在于：其包括马赫曾德结构，所述的马赫曾德结构包括输入光信号的第一光纤耦合器、输出光信号的第二光纤耦合器和连接在两个光纤耦合器之间的两根光纤臂，所述的第一光纤耦合器上设有输入待测光信号的第一输入端口和连接泵浦源的第二输入端口，所述的第二光纤耦合器上设有信号输出端口，所述的信号输出端口上设有去除泵浦光的滤光片，所述的两根光纤臂的其中一根光纤臂内并行设有信号纤芯和掺杂纤芯，所述的掺杂纤芯光吸收波段与泵浦源发出的泵浦光位于同一波段。
2.根据权利要求1所述的一种全光纤傅立叶变换光谱仪，其特征在于：所述的信号纤芯和掺杂纤芯均为实心结构并且并行设置在一起。
3.根据权利要求1所述的一种全光纤傅立叶变换光谱仪，其特征在于：所述的掺杂纤芯为环形结构，所述的信号纤芯位于掺杂纤芯的环形结构内并与掺杂纤芯并行设置在一起。
4.根据权利要求1所述的一种全光纤傅立叶变换光谱仪，其特征在于：所述的光纤臂为单包层光纤或双包层光纤。
5.根据权利要求1至3之一所述的一种全光纤傅立叶变换光谱仪，其特征在于：所述的掺杂纤芯为至少掺有一种稀土元素的纤芯。
6.根据权利要求1所述的一种全光纤傅立叶变换光谱仪，其特征在于：所述的泵浦源为半导体激光器、固体激光器或光纤激光器。
7.根据权利要求1所述的一种全光纤傅立叶变换光谱仪，其特征在于：所述的掺杂纤芯内的掺杂离子浓度均匀。
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