CN108613740A - 一种光谱测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光谱测量仪，本发明技术方案所述光谱测量仪在通过参考激光器以及二合一光线合束器，参考激光器出射的参考激光的波长为已知的标准结果，基于所述参考激光的检测结果以及标准结果可以计算修正量。当对待检测光进行测量时，可以基于所述修正量对所述待检测光的测量结果进行校准，提高测量精度。因此，所述光谱仪可以方便的进行校准，提高测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及光学系统技术领域，更具体的说，涉及一种光谱测量仪。
背景技术
光谱测量仪又称分光仪，是以光探测器测量谱线不同波长位置强度的装置，它由入射狭缝，色散系统(由棱镜或衍射光栅等构成)，成像系统和出射狭缝组成，以色散元件将光源的不同波长成分进行分离并依次从狭缝出射，然后用光电探测器在狭缝处检测各成分光强。
如图1所示，图1为现有技术中一种常见的光谱测量仪的光路示意图，图1所示光谱测量仪包括光栅16以及多个光学镜片，所述多个光学镜片包括反射镜15、反射镜17、准直镜11以及聚焦镜12。光线从入射狭缝13入射，依次通过反射镜15、准直镜11、光栅16、聚焦镜12以及反射镜17后，通过出射狭缝14出射。其中，光栅与多个光学镜片均由螺丝固定于金属支架，图1中未示出所述金属支架。每个螺丝作用于光学镜片或光栅的应力都将影响到整个光路。
因此，现有的光谱测量仪中，温度变化(如早晚温差、四季温差等)、振动冲击(如仪器搬运等)必然会改变光路中各光学镜片与光栅所受应力，导致光路“跑偏”，产生测量误差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明技术方案提供了一种光谱测量仪，所述光谱测量仪可以测量修正量，用于对待测光的测量结果进行校准，降低了测量误差。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光谱测量仪，所述光谱测量仪包括：
二合一光纤合束器，具有两个输入端口以及一个输出端口；
测量输入接口，用于输入待检测光，与所述二合一光纤合束器的一个输入端口连接；
参考激光器，具有输出端口以及控制端口，其输出端口与所述二合一光纤合束器的另一个输入端口连接；
光栅单色仪，具有输出端口以及输入端口，其输入端口与所述二合一光纤合束器的输出端口连接；
存储器，具有读写端口；
控制器，所具有三个端口，该三个端口分别与所述读写端口、所述光栅单色仪的输出端口以及所述参考激光器的控制端口连接；
其中，所述光谱测量仪具有自校准模式以及检测模式；在所述自校准模式，所述控制器用于控制所述参考激光器出射参考激光，所述参考激光通过所述二合一光纤合束器入射所述光栅单色仪，所述控制器用于将所述光栅单色仪基于所述参考激光的第一检测结果与标准结果比较，获取修正量，将该修正量保存到所述存储器；在所述检测模式，所述测量输入接口输入待检测光，所述待检测光通过所述二合一光纤合束器入射所述光栅单色仪，所述控制器用于获取所述光栅单色仪基于所述待检测光的第二检测结果，根据所述第二检测结果以及所述存储器中的修正量，计算精确测量值。
优选的，在上述光谱测量仪中，所述参考激光器为光纤耦合输出氦氖激光器。
优选的，在上述光谱测量仪中，所述存储器为非易失性存储器。
优选的，在上述光谱测量仪中，所述修正量等于所述标准结果减去所述第一检测结果；
所述精确测量值等于所述第二检测结果与所述修正量之和。
优选的，在上述光谱测量仪中，所述参考激光器出射的参考激光的波长为632.8nm；所述标准结果为632.8nm。
优选的，在上述光谱测量仪中，所述二合一光纤合束器的光纤芯径为200μm。
优选的，在上述光谱测量仪中，所述光栅单色仪的探测器为硅探测器，相应波长范围为400nm-1000nm，包括端点值。
通过上述描述可知，本发明技术方案提供的光谱测量仪包括：二合一光纤合束器，具有两个输入端口以及一个输出端口；测量输入接口，用于输入待检测光，与所述二合一光纤合束器的一个输入端口连接；参考激光器，具有输出端口以及控制端口，其输出端口与所述二合一光纤合束器的另一个输入端口连接；光栅单色仪，具有输出端口以及输入端口，其输入端口与所述二合一光纤合束器的输出端口连接；存储器，具有读写端口；控制器，所具有三个端口，该三个端口分别与所述读写端口、所述光栅单色仪的输出端口以及所述参考激光器的控制端口连接；其中，所述光谱测量仪具有自校准模式以及检测模式；在所述自校准模式，所述控制器用于控制所述参考激光器出射参考激光，所述参考激光通过所述二合一光纤合束器入射所述光栅单色仪，所述控制器用于将所述光栅单色仪基于所述参考激光的第一检测结果与标准结果比较，获取修正量，将该修正量保存到所述存储器；在所述检测模式，所述测量输入接口输入待检测光，所述待检测光通过所述二合一光纤合束器入射所述光栅单色仪，所述控制器用于获取所述光栅单色仪基于所述待检测光的第二检测结果，根据所述第二检测结果以及所述存储器中的修正量，计算精确测量值。
可见，所述光谱测量仪在通过参考激光器以及二合一光线合束器，参考激光器出射的参考激光的波长为已知的标准结果，基于所述参考激光的检测结果以及标准结果可以计算修正量。当对待检测光进行测量时，可以基于所述修正量对所述待检测光的测量结果进行校准，提高测量精度。因此，所述光谱仪可以方便的进行校准，提高测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中一种常见的光谱测量仪的光路示意图；
图2为本发明实施例提供的一种光谱测量仪的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参考图2，图2为本发明实施例提供的一种光谱测量仪的结构示意图，该光谱测量仪包括：二合一光纤合束器2、测量输入接口1、参考激光器4、光栅单色仪3、存储器6以及控制器5。
所述二合一光纤合束器2具有两个输入端口以及一个输出端口；所述测量输入接口1用于输入待检测光，所述测量输入接口1与所述二合一光纤合束器1的一个输入端口连接；所述参考激光器4具有输出端口以及控制端口，其输出端口与所述二合一光纤合束器2的另一个输入端口连接；所述光栅单色仪3具有输出端口以及输入端口，其输入端口与所述二合一光纤合束器2的输出端口连接；所述存储器6具有读写端口；所述控制器5所具有三个端口，该三个端口分别与所述存储器6的读写端口、所述光栅单色仪3的输出端口以及所述参考激光器4的控制端口连接。
其中，所述光谱测量仪具有自校准模式以及检测模式；在所述自校准模式，所述控制器5用于控制所述参考激光器4出射参考激光，所述参考激光通过所述二合一光纤合束器2入射所述光栅单色仪3，所述控制器5用于将所述光栅单色仪3基于所述参考激光的第一检测结果与标准结果比较，获取修正量，将该修正量保存到所述存储器6；在所述检测模式，所述测量输入接口1输入待检测光，所述待检测光通过所述二合一光纤合束器2入射所述光栅单色仪3，所述控制器5用于获取所述光栅单色仪3基于所述待检测光的第二检测结果，根据所述第二检测结果以及所述存储器6中的修正量，计算精确测量值。
具体的，所述修正量等于所述标准结果减去所述第一检测结果；所述精确测量值等于所述第二检测结果与所述修正量之和。
本发明实施例中，所述参考激光器4为光纤耦合输出氦氖激光器。所述参考激光器4出射的参考激光的波长为632.8nm；所述标准结果为632.8nm。632.8nm是氦氖激光器的一个输出波长，波长稳定，在精密测量方法应用广泛。其他实施方式中，也可以采用其他输出波长以及其他类型的激光器。
可选的，所述存储器6为非易失性存储器。非易失性存储器在断电以后，存储内容不会消失，便于数据多次读取使用。所述二合一光纤合束器2的光纤芯径为200μm。所述光栅单色仪3的探测器为硅探测器，相应波长范围为400nm-1000nm，包括端点值。所述测量输入接口1为光纤连接器，需要要求待检测光的光源为光纤耦合输出。
本发明实施例所述光谱测量仪方便随时随地的进行校准，确保光谱测量的精度，所述光谱测量仪具有自校准模式，实现原理是在普通光谱仪的基础上增加一个参考激光器4以及二合一光纤合束器2，通过测量参考激光器出射的参考激光的波长，获得第一检测结果，而将该第一检测结果与一个已知的标准结果比较，获取第检测结果相对该标准结果的误差，将该误差作为修正量，保存到存储器6中，在检测模式下，该修正量用于对待检测光的测量结果进行校正，保证了测量结果的准确性。
下面结合具体数据对本申请实施例技术方案进行进一步说明：
设定标准结果为632.8nm，测量输入接口1为例FC型连接器，参考激光器4为光纤耦合输出氦氖激光器，存储器6为非易失性存储器。
当处于自校准模式时，控制器5控制光纤耦合输出氦氖激光器出射参考激光，参考激光器经过二合一光纤合束器2输入到光栅单色仪3，控制器5读出光栅单色仪3所测波长后，将该波长与632.8nm比较，二者差值作为修正量保持到非易失性存储器。
当处于检测模式时，待检测光从测量输入接口1输入，经过二合一光纤合束器2输入到光栅单色仪3，控制器5读出光栅单色仪3所测波长后，将该波长加上存非易失性存储器中存储的修正量，得出待检测光的波长的精确测量值。
假如自校准模式时，控制器5读出光栅单色仪3测量参考激光的波长为632.6nm，其相对于标准结果632.8nm的差值为+0.2nm。待检测光的光源为一光纤耦合输出激光模块，其光纤芯径为105nm，输出接头为FC接头。将该待检测光源的FC接头连接到测量输入接口1，其出射的待检测光经过二合一光纤合束器2输入到光栅单色仪3，控制器5分别读出光栅单色仪3的测量值为808.1nm以及非易失性存储器6中的修正量+0.2nm，则控制器输出的最后结果为808.1nm+0.2nm＝808.3nm。如果自校准模式时通过光栅单色仪3测量参考激光的波长为633nm，其相对于标准结果632.8nm的差值为-0.2nm，则最后结果为808.1nm-0.2nm＝807.9nm。
通过上述描述可知，与传统的光谱测量仪相比，本发明实施例所述光谱测量仪方便随时随地的进行校准，确保光谱测量的精度。传统的光谱测量仪由于其光栅和光学镜片均需要螺丝固定在金属支架上，容易受到温度和振动冲击等产生的应力影响，进而导致光路跑偏，影响测量结果的准确性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种光谱测量仪，其特征在于，所述光谱测量仪包括：
二合一光纤合束器，具有两个输入端口以及一个输出端口；
测量输入接口，用于输入待检测光，与所述二合一光纤合束器的一个输入端口连接；
参考激光器，具有输出端口以及控制端口，其输出端口与所述二合一光纤合束器的另一个输入端口连接；
光栅单色仪，具有输出端口以及输入端口，其输入端口与所述二合一光纤合束器的输出端口连接；
存储器，具有读写端口；
控制器，所具有三个端口，该三个端口分别与所述读写端口、所述光栅单色仪的输出端口以及所述参考激光器的控制端口连接；
其中，所述光谱测量仪具有自校准模式以及检测模式；在所述自校准模式，所述控制器用于控制所述参考激光器出射参考激光，所述参考激光通过所述二合一光纤合束器入射所述光栅单色仪，所述控制器用于将所述光栅单色仪基于所述参考激光的第一检测结果与标准结果比较，获取修正量，将该修正量保存到所述存储器；在所述检测模式，所述测量输入接口输入待检测光，所述待检测光通过所述二合一光纤合束器入射所述光栅单色仪，所述控制器用于获取所述光栅单色仪基于所述待检测光的第二检测结果，根据所述第二检测结果以及所述存储器中的修正量，计算精确测量值。
2.根据权利要求1所述的光谱测量仪，其特征在于，所述参考激光器为光纤耦合输出氦氖激光器。
3.根据权利要求1所述的光谱测量仪，其特征在于，所述存储器为非易失性存储器。
4.根据权利要求1所述的光谱测量仪，其特征在于，所述修正量等于所述标准结果减去所述第一检测结果；
所述精确测量值等于所述第二检测结果与所述修正量之和。
5.根据权利要求1所述的光谱测量仪，其特征在于，所述参考激光器出射的参考激光的波长为632.8nm；所述标准结果为632.8nm。
6.根据权利要求1所述的光谱测量仪，其特征在于，所述二合一光纤合束器的光纤芯径为200μm。
7.根据权利要求1所述的光谱测量仪，其特征在于，所述光栅单色仪的探测器为硅探测器，相应波长范围为400nm-1000nm，包括端点值。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000162047A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-06-16 | Komatsu Ltd | 波長検出装置 |
| EP1041373A2 (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-04 | Ando Electric Co., Ltd. | Method and apparatus for calibrating an optical spectrum analyzer |
| EP1120637A3 (en) * | 2000-01-26 | 2003-09-24 | Ando Electric Co., Ltd. | Method and means for calibrating a grating monochromator |
| JP2006145337A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Yokogawa Electric Corp | 波長測定装置および波長測定装置の校正方法 |
| CN201069388Y (zh) * | 2007-07-24 | 2008-06-04 | 杭州远方光电信息有限公司 | 一种光谱仪 |
-
2018
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000162047A (ja) * | 1998-09-21 | 2000-06-16 | Komatsu Ltd | 波長検出装置 |
| EP1041373A2 (en) * | 1999-03-30 | 2000-10-04 | Ando Electric Co., Ltd. | Method and apparatus for calibrating an optical spectrum analyzer |
| EP1120637A3 (en) * | 2000-01-26 | 2003-09-24 | Ando Electric Co., Ltd. | Method and means for calibrating a grating monochromator |
| JP2006145337A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Yokogawa Electric Corp | 波長測定装置および波長測定装置の校正方法 |
| CN201069388Y (zh) * | 2007-07-24 | 2008-06-04 | 杭州远方光电信息有限公司 | 一种光谱仪 |
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