CN111385020B - 一种波长测量装置 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种波长测量装置，用于精确测量任意波长的波长。该波长测量装置包括：分光滤波装置、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器和第四光电探测器以及信号处理装置；所述分光滤波装置包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口和第四输出端口；所述第一输出端口与所述第一光电探测器相连，所述第二输出端口与所述第二光电探测器相连，所述第三输出端口与所述第三光电探测器相连，所述第四输出端口与所述第四光电探测器相连；所述信号处理装置与所述第一光电探测器、所述第二光电探测器、所述第三光电探测器和所述第四光电探测器均相连。

Description

一种波长测量装置
技术领域
本申请涉及光通信领域，尤其涉及一种波长测量装置。
背景技术
随着通信技术的发展，在密集波分复用(Dense Wavelength DivisionMultiplexing，DWDM)网络中，为了进一步提升光谱利用率，未来网络可能由原来的固定栅格DWDM网络演进至灵活可变栅格DWDM网络，这意味着光信号的中心波长可以配置在任意波长位置。因此DWDM光发射机包括的波长可调谐激光器需要具备将自身的发射波锁定在目标波长为任意波长位置的能力。为了实现任意波长位置的激光器波长锁定，关键是需要实现激光器在任意波长位置处可以精确的测量真实波长值，并在此基础上反馈控制激光器，将激光器发射的目标波长锁定在任意波长位置。
如图1所示为当前传统的波长锁定装置，其工作原理如下：分光镜(Mirror block)将待测信号分为功率均等的两路，其中一路作为参考光，直接被光电探测器(photodetector，PD)1接收转换成电信号I1；另一路通过一个基于标准具(Etalon)的梳状滤波器，然后被PD2接收转换成电信号I2。基于Etalon的梳状滤波器的滤波曲线如图2所示，所以在Etalon的一个自由光谱区(Free Spectral Range，FSR)范围内，电流I2与I1的比值a＝I2/I1与波长是一一对应的，理论上，通过a的值就可以反推得到对应的波长值。
但是由于Etalon的滤波曲线类似正弦曲线，在峰值与谷底附近斜率趋近于0，这意味着在这附近的电流比值非常接近，波长分辨度很差，导致无法判断对应的波长值，这部分区域被称之为测量死区(dead zone)。一般Etalon的可用与波长测量的区域是图2所标注为锁定点(lock point)附近所处的近似线性的区域，且在锁定点附近斜率最大，对应的波长分辨度最高，所以传统的波长锁定装置，都是将波长锁定在锁定点附近。因此传统的波长锁定装置，无法实现对任意波长位置的精确测量，只能用于固定格栅DWDM网络中，无法满足灵活可变格栅DWDM网络的需求。
发明内容
本申请实施例提供了一种波长测量装置，用于精确测量任意波长的波长。
第一方面，本申请实施例提供一种波长测量装置，具体包括：
分光滤波装置、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器和第四光电探测器以及信号处理装置；所述分光滤波装置包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口和第四输出端口；所述第一输出端口与所述第一光电探测器相连，所述第二输出端口与所述第二光电探测器相连，所述第三输出端口与所述第三光电探测器相连，所述第四输出端口与所述第四光电探测器相连；所述信号处理装置与所述第一光电探测器、所述第二光电探测器、所述第三光电探测器和所述第四光电探测器均相连；所述输入端口用于接收待测量光信号；所述第一输出端口用于输出第一光信号，所述第一光信号由所述分光滤波装置对所述待测量光信号分光得到；所述第二输出端口用于输出第二光信号，所述第二光信号由所述分光滤波装置对所述待测量光信号分光滤波得到；所述第三输出端口用于输出第三光信号，所述第三光信号由所述分光滤波装置对所述待测量光信号分光滤波得到；所述第四输出端口用于输出第四光信号，所述第四光信号由所述分光滤波装置对所述待测量光信号分光滤波得到；所述第二光信号、所述第三光信号和所述第四光信号通过所述分光滤波装置之后生成的滤波曲线之间存在相位移动值；所述第一光电探测器用于将所述第一光信号转换为第一电信号；所述第二光电探测器用于将所述第二光信号转换为第二电信号；所述第三光电探测器用于将所述第三光信号转换为第三电信号；所述第四光电探测器用于将所述第四光信号转换为第四电信号；所述信号处理装置用于根据所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号计算得到所述待测量光信号的波长。
可以理解的是，本实施例中该波长测量装置可以为单独的波长计(wavemeter)，也可以与其他装置合体装配，只要实现波长测量即可，具体的形式此处不作限定。本实施例中，滤波曲线仅提供了三条，但实际应用中还可以采用大于三条的滤波曲线进行波长测量，具体计算方式与上述方案相同，此处不再赘述。
本申请实施例提供的技术方案中，通过该分光滤波装置同时得到三条不同的滤波曲线，因此不存在多个分光滤波装置因器件差异引入额外误差的情况；同时相比多个分光滤波装置而言，单个分光滤波装置无需复杂控制系统就可以实现滤波曲线的稳定调节，从而实现对于任意波长的精确测量。
可选的，该分光滤波装置为分光器和多曲线标准具Etalon；所述分光器包括一个输入端口、第五输出端口和第六输出端口，所述分光器的输入端口作为所述分光滤波装置的输入端口，所述第五输出端口作为所述第一输出端口；所述多曲线Etalon包括一个输入端口和三个输出端口，所述多曲线Etalon的输入端口与所述分光器的第六输出端口相连，所述三个输出端口分别作为所述第二输出端口、所述第三输出端口和所述第四输出端口；所述分光器用于将所述待测量光信号按照预设比例分为所述第一光信号和第五光信号，其中所述第一光信号通过所述第五输出端口发送到所述第一光电探测器，所述第五光信号通过所述第六输出端口发送到所述多曲线Etalon；所述多曲线Etalon将所述第五光信号进行滤波处理后，通过所述第二输出端口输出所述第二光信号，通过所述第三输出端口输出所述第三光信号，通过所述第四输出端口输出所述第四光信号。本实施例中，采用分光器和多曲线Etalon的组合来实现分光滤波的功能，可以通过一个Etalon实现同时得到三条不同的滤波曲线，因此不存在多个Etalon因器件差异引入额外误差的情况；同时相比多个Etalon而言，单个Etalon无需复杂控制系统就可以实现滤波曲线的稳定调节，从而实现对于任意波长的精确测量。
可选的，基于上述分光器和多曲线Etalon的波长测量装置，该波长测量装置还包括线性滤波器、第五光电探测器，所述分光器还包括第七输出端口；
所述分光器用于将所述待测量光信号按照预设比例分为所述第一光信号、所述第五光信号和第六光信号，其中所述第一光信号通过所述第五输出端口发送到所述第一光电探测器，所述第五光信号通过所述第六输出端口发送到所述多曲线Etalon，所述第六光信号通过所述第七输出端口发送到所述线性滤波器；所述线性滤波器用于对所述第六光信号进行滤波处理得到第七光信号；所述第五光电探测器用于将所述第七光信号转换为第五电信号。
基于此方案，该信号处理装置在计算该待测量信号的波长时，还可以引入该第五电信号，具体如下：根据所述第五电信号与所述第一电信号的比值以及所述线性滤波器的滤波曲线斜率确定所述待测量光信号的波长范围值，所述波长范围值的估计误差为预设范围值；在所述多曲线Etalon的自由光谱区FSR大于所述预设范围值时，所述信号处理装置根据所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号计算确定所述待测量光信号的波长。本实施例中，利用线性滤波器确定该待测量光信号的波长范围值，可以有效的增加根据该Etalon的滤波曲线求解该待测量光信号的测量范围。
可选的，所述分光滤波装置包括光楔和法布里.珀罗标准具(fabry perot-Etalon，FP-Etalon)；所述待测量光信号在所述光楔上的入射点作为所述分光滤波装置的输入端口，所述待测量光信号通过所述光楔之后在所述光楔上的一个出射点作为所述第一输出端口，所述FP-Etalon的三个输出端口分别作为所述第二输出端口、所述第三输出端口和所述第四输出端口；所述待测量光信号通过所述光楔之后在所述第一输出端口输出所述第一光信号；所述待测量光信号通过所述光楔之后在所述光楔上的其他三个出射点输出第八光信号、第九光信号以及第十光信号；所述FP-Etalon用于对所述第八光信号进行滤波处理生成所述第二光信号，并从所述第二输出端口输出；用于对所述第九光信号进行滤波处理生成所述第三光信号，并从所述第三输出端口输出；用于对所述第十光信号进行滤波处理生成所述第四光信号，并从所述第四输出端口输出。
基于光楔和FP-Etalon作为该分光滤波装置的方案，该波长测量装置可以根据该光楔的底角以及所述待测量光信号入射到所述光楔的法线夹角计算得到所述Etalon滤波曲线的相位移动值。具体来说，该信号处理装置，可以根据该光楔的底角和该待测量光信号入射到该光楔的法线夹角计算得到该第八信号入射到该FP-Etalon的法线夹角、该第九信号入射到该FP-Etalon的法线夹角以及该第十信号入射到该FP-Etalon的法线夹角；从而根据该第八信号入射到该FP-Etalon的法线夹角确定该第八光信号通过该FP-Etalon之后的相位移动值、根据该第九信号入射到该FP-Etalon的法线夹角确定该第九光信号通过该FP-Etalon之后的相位移动值以及根据该第十信号入射到该FP-Etalon的法线夹角确定该第十光信号通过该FP-Etalon之后的相位移动值。
可以理解的是，该光楔可以但不限于为底角相同的等边楔形。
可选的，基于上述所有方案，该信号处理装置，具体计算得到该待测量信号的波长可以采用如下方式：
该信号处理装置根据第一公式计算得到该待测量光信号的光频率；然后根据该光频率得到该待测量光信号的波长；
其中，该第一公式为
Figure BDA0001930884350000031
其中，所述FSR为所述分光滤波装置的自由光谱区，所述
Figure BDA0001930884350000032
为光频率为f的光信号经过多曲线Etalon之后引入的相位变化值；其中所述
Figure BDA0001930884350000033
可以根据第二公式、第三公式以及第四公式联立求解；
所述第二公式为：
Figure BDA0001930884350000041
所述第三公式为：
Figure BDA0001930884350000042
所述第四公式为：
Figure BDA0001930884350000043
其中，
Figure BDA0001930884350000044
所述I0为所述第一电信号，所述I1为所述第二电信号，所述I2为所述第三电信号，所述I3为所述第四电信号，所述R为所述分光滤波装置中多曲线Etalon的端面反射率，所述θ1为所述第二光信号通过所述分光滤波装置中Etalon之生成的滤波曲线的相位移动值，所述θ2为所述第三光信号通过所述分光滤波装置中Etalon之生成的滤波曲线的相位移动值，所述θ3为所述第四光信号通过所述分光滤波装置中Etalon之生成的滤波曲线的相位移动值，所述D1(f)为所述第一电信号与所述第二电信号的比值，所述D2(f)为所述第一电信号与所述第三电信号的比值，所述D3(f)为所述第一电信号与所述第四电信号的比值。
可选的，所述θ1为
Figure BDA0001930884350000045
所述θ2为0，所述θ3为
Figure BDA0001930884350000046
可以理解的是，该θ1、θ2和θ3的取值不限于上述取值，具体情况此处不做限定。
本申请实施例提供的技术方案中，通过该分光滤波装置同时得到三条不同的滤波曲线，因此不存在多个分光滤波装置因器件差异引入额外误差的情况；同时相比多个分光滤波装置而言，单个分光滤波装置无需复杂控制系统就可以实现滤波曲线的稳定调节，从而实现对于任意波长的精确测量。
附图说明
图1为目前波长锁定装置的结构示意图；
图2为目前波长锁定装置的滤波曲线示意图；
图3为本申请实施例中波长测量装置的一个实施例示意图；
图4为本申请实施例中波长测量装置的另一个实施例示意图；
图5为本申请实施例中波长测量装置中光信号通过Etalon之后的滤波曲线示意图；
图6为本申请实施例中波长测量装置的另一个实施例示意图；
图7为本申请实施例中波长测量装置的另一个实施例示意图。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种波长测量装置，用于精确测量任意波长的波长。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
随着通信技术的发展，在密集波分复用(Dense Wavelength DivisionMultiplexing，DWDM)网络中，为了进一步提升光谱利用率，未来网络可能由原来的固定栅格DWDM网络演进至灵活可变栅格DWDM网络，这意味着光信号的中心波长可以配置在任意波长位置。因此DWDM光发射机包括的波长可调谐激光器需要具备将自身的发射波锁定在目标波长为任意波长位置的能力。为了实现任意波长位置的激光器波长锁定，关键是需要实现激光器在任意波长位置处可以精确的测量真实波长值，并在此基础上反馈控制激光器，将激光器发射的目标波长锁定在任意波长位置。如图1所示为当前传统的波长锁定装置，其工作原理如下：分光镜(Mirror block)将待测信号分为功率均等的两路，其中一路作为参考光，直接被光电探测器(photodetector，PD)1接收转换成电信号I1；另一路通过一个基于标准具(Etalon)的梳状滤波器，然后被PD2接收转换成电信号I2。基于Etalon的梳状滤波器的滤波曲线如图2所示，所以在Etalon的一个自由光谱区(Free Spectral Range，FSR)范围内，电流I2与I1的比值a＝I2/I1与波长是一一对应的，理论上，通过a的值就可以反推得到对应的波长值。但是由于Etalon的滤波曲线类似正弦曲线，在峰值与谷底附近斜率趋近于0，这意味着在这附近的电流比值非常接近，波长分辨度很差，导致无法判断对应的波长值，这部分区域被称之为测量死区(dead zone)。一般Etalon的可用与波长测量的区域是图2所标注为锁定点(lock point)附近所处的近似线性的区域，且在锁定点附近斜率最大，对应的波长分辨度最高，所以传统的波长锁定装置，都是将波长锁定在锁定点附近。因此传统的波长锁定装置，无法实现对任意波长位置的精确测量，只能用于固定格栅DWDM网络中，无法满足灵活可变格栅DWDM网络的需求。
为了解决这一问题，本申请实施例提供一种波长测量装置，具体请参阅图3所示，该波长测量装置300包括：分光滤波装置301、第一光电探测器302、第二光电探测器303、第三光电探测器304和第四光电探测器305以及信号处理装置306；所述分光滤波装置301包括输入端口3011、第一输出端口3012、第二输出端口3013、第三输出端口3014和第四输出端口3015；所述第一输出端口3012与所述第一光电探测器302相连，所述第二输出端口3013与所述第二光电探测器303相连，所述第三输出端口3014与所述第三光电探测器304相连，所述第四输出端口3015与所述第四光电探测器305相连；所述信号处理装置306与所述第一光电探测器302、所述第二光电探测器303、所述第三光电探测器304和所述第四光电探测器305均相连；所述输入端口3011用于接收待测量光信号；所述第一输出端口3012用于输出第一光信号，所述第一光信号由所述分光滤波装置300对所述待测量光信号分光得到；所述第二输出端口3013用于输出第二光信号，所述第二光信号由所述分光滤波装置300对所述待测量光信号分光滤波得到；所述第三输出端口3014用于输出第三光信号，所述第三光信号由所述分光滤波装置300对所述待测量光信号分光滤波得到；所述第四输出端口3015用于输出第四光信号，所述第四光信号由所述分光滤波装置300对所述待测量光信号分光滤波得到；所述第二光信号、所述第三光信号和所述第四光信号通过所述分光滤波装置300之后生成的滤波曲线之间存在相位移动值；所述第一光电探测器302用于将所述第一光信号转换为第一电信号；所述第二光电探测器303用于将所述第二光信号转换为第二电信号；所述第三光电探测器304用于将所述第三光信号转换为第三电信号；所述第四光电探测器305用于将所述第四光信号转换为第四电信号；所述信号处理装置306用于根据所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号计算得到所述待测量光信号的波长。可以理解的是，本实施例中该波长测量装置可以为单独的波长计(wavemeter)，也可以与其他装置合体装配，只要实现波长测量即可，具体的形式此处不作限定。本实施例中，滤波曲线仅提供了三条，但实际应用中还可以采用大于三条的滤波曲线进行波长测量，具体计算方式与上述方案相同，此处不再赘述。
一种示例中，该分光滤波装置可以是由分光器和多曲线Etalon组成，故该波长测量装置的具体结构示意图如图4所示，该波长测量装置300具体包括分光器301a和多曲线Etalon301b，所述分光器301a包括一个输入端口、第五输出端口和第六输出端口，所述分光器301a的输入端口作为所述分光滤波装置300的输入端口3011，所述第五输出端口作为所述第一输出端口3012；所述多曲线Etalon301b包括一个输入端口和三个输出端口，所述多曲线Etalon301b的输入端口与所述分光器301a的第六输出端口相连，所述三个输出端口分别作为所述第二输出端口3013、所述第三输出端口3014和所述第四输出端口3015；所述分光器301a用于将所述待测量光信号按照预设比例分为所述第一光信号和第五光信号，其中所述第一光信号通过所述第五输出端口发送到所述第一光电探测器302，所述第五光信号通过所述第六输出端口发送到所述多曲线Etalon301b；所述多曲线Etalon301b将所述第五光信号进行滤波处理后，通过所述第二输出端口3013输出所述第二光信号，通过所述第三输出端口3014输出所述第三光信号，通过所述第四输出端口3014输出所述第四光信号；所述第二光信号、所述第三光信号和所述第四光信号通过所述分光滤波装置300之后生成的滤波曲线之间存在相位移动值；所述第一光电探测器302用于将所述第一光信号转换为第一电信号；所述第二光电探测器303用于将所述第二光信号转换为第二电信号；所述第三光电探测器304用于将所述第三光信号转换为第三电信号；所述第四光电探测器305用于将所述第四光信号转换为第四电信号；所述信号处理装置306用于根据所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号计算得到所述待测量光信号的波长。
其中，该第二光信号、该第三光信号以及该第四光信号在通过该Etalon之后生成的滤波曲线之间具有相位移动值。其滤波曲线的一种表示方式可以如图5所示，其中，多曲线Etalon的三个输出端口分别对应一条滤波曲线，具体如下：滤波曲线TF1对应第二输出端口3013、滤波曲线TF2对应第三输出端口3014、滤波曲线TF3对应第四输出端口3015。滤波曲线TF1、滤波曲线TF2和滤波曲线TF3是FSR完全一样的FP-Etalon梳状滤波曲线，且相互之间存在一定的相位差。其中，滤波曲线TF1的相位为θ1，滤波曲线TF2的相位为θ2，滤波曲线TF3的相位为θ3。在此基础上，该信号处理装置306具体计算该待测量光信号的波长可以采用如下方式：
该信号处理装置根据第一公式计算得到该待测量光信号的光频率；然后根据该光频率得到该待测量光信号的波长；
其中，该第一公式为
Figure BDA0001930884350000061
其中，所述FSR为所述分光滤波装置的自由光谱区，所述
Figure BDA0001930884350000062
为光频率为f的光信号经过多曲线Etalon之后引入光信号的相位变化值；其中所述
Figure BDA0001930884350000063
可以根据第二公式、第三公式以及第四公式联立求解；
所述第二公式为：
Figure BDA0001930884350000071
所述第三公式为：
Figure BDA0001930884350000072
所述第四公式为：
Figure BDA0001930884350000073
其中，
Figure BDA0001930884350000074
所述I0为所述第一电信号，所述I1为所述第二电信号，所述I2为所述第三电信号，所述I3为所述第四电信号，所述R为所述分光滤波装置中多曲线Etalon的端面反射率，所述θ1为所述第二光信号通过所述分光滤波装置中Etalon之生成的滤波曲线的相位移动值，所述θ2为所述第三光信号通过所述分光滤波装置中Etalon之生成的滤波曲线的相位移动值，所述θ3为所述第四光信号通过所述分光滤波装置中Etalon之生成的滤波曲线的相位移动值，所述D1(f)为所述第一电信号与所述第二电信号的比值，所述D2(f)为所述第一电信号与所述第三电信号的比值，所述D3(f)为所述第一电信号与所述第四电信号的比值。可以理解的是，滤波曲线之间的相位移动值的优选设置如下：所述θ1为
Figure BDA0001930884350000075
所述θ2为0，所述θ3为
Figure BDA0001930884350000076
一种示例中，该分光滤波装置可以是由光楔301c和FP-Etalon301d组成，故该波长测量装置的具体结构示意图如图6所示:所述待测量光信号在所述光楔301c上的入射点作为所述分光滤波装置的输入端口3011，所述待测量光信号通过所述光楔之后在所述光楔301c上的一个出射点作为所述第一输出端口3012，所述FP-Etalon301d的三个输出端口分别作为所述第二输出端口3013、所述第三输出端口3014和所述第四输出端口3015；所述待测量光信号通过所述光楔301c之后在所述第一输出端口3012输出所述第一光信号；所述待测量光信号通过所述光楔301c之后在所述光楔301c上的其他三个出射点输出第八光信号、第九光信号以及第十光信号；所述FP-Etalon301d用于对所述第八光信号进行滤波处理生成所述第二光信号，并从所述第二输出端口3013输出；用于对所述第九光信号进行滤波处理生成所述第三光信号，并从所述第三输出端口3014输出；用于对所述第十光信号进行滤波处理生成所述第四光信号，并从所述第四输出端口3015输出；所述第一光电探测器302用于将所述第一光信号转换为第一电信号；所述第二光电探测器303用于将所述第二光信号转换为第二电信号；所述第三光电探测器304用于将所述第三光信号转换为第三电信号；所述第四光电探测器305用于将所述第四光信号转换为第四电信号；所述信号处理装置306用于根据所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号计算得到所述待测量光信号的波长。基于光楔301c和FP-Etalon301d作为该分光滤波装置301的方案，该波长测量装置300可以根据该光楔301c的底角以及所述待测量光信号入射到所述光楔301c的法线夹角计算得到所述相位移动值。具体来说，该信号处理装置306，可以根据该光楔301c的底角和该待测量光信号入射到该光楔301c的法线夹角计算得到该第八信号入射到该FP-Etalon301d的法线夹角、该第九信号入射到该FP-Etalon301d的法线夹角以及该第十信号入射到该FP-Etalon301d的法线夹角；从而根据该第八信号入射到该FP-Etalon301d的法线夹角确定该第八光信号通过该FP-Etalon301d之后的相位移动值、根据该第九信号入射到该FP-Etalon301d的法线夹角确定该第九光信号通过该FP-Etalon301d之后的相位移动值以及根据该第十信号入射到该FP-Etalon301d的法线夹角确定该第十光信号通过该FP-Etalon301d之后的相位移动值。可以理解的是，该光楔301c可以为底角相同的等边楔形。本实施例中，该波长测量装置在确定该第八光信号通过该FP-Etalon301d之后的相位移动值，该第九光信号通过该FP-Etalon301d之后的相位移动值以及该第十光信号通过该FP-Etalon301d之后的相位移动值之后，可以采用与上述方案相同的计算方法计算得到该待测量光信号的波长，具体此处不再赘述。
一种示例中，该分光滤波装置可以是由分光器301a和多曲线Etalon301b组成，且波长测量装置300还包括线性滤波器307、第五光电探测器308，所述分光器301a还包括第七输出端口；故该波长测量装置300的具体结构示意图如图7所示:
该波长测量装置300具体包括分光器301a和多曲线Etalon301b，所述分光器包括一个输入端口、第五输出端口和第六输出端口和第七输出端口，所述分光器301a的输入端口作为所述分光滤波装置300的输入端口3011，所述第五输出端口作为所述第一输出端口3012；所述多曲线Etalon301b包括一个输入端口和三个输出端口，所述多曲线Etalon301b的输入端口与所述分光器301a的第六输出端口相连，所述三个输出端口分别作为所述第二输出端口3013、所述第三输出端口3014和所述第四输出端口3015；所述分光器301a用于将所述待测量光信号按照预设比例分为所述第一光信号、所述第五光信号和第六光信号，其中所述第一光信号通过所述第五输出端口发送到所述第一光电探测器302，所述第五光信号通过所述第六输出端口发送到所述多曲线Etalon301b；所述多曲线Etalon301b将所述第五光信号进行滤波处理后，通过所述第二输出端口3013输出所述第二光信号，通过所述第三输出端口3014输出所述第三光信号，通过所述第四输出端口3014输出所述第四光信号；所述第二光信号、所述第三光信号和所述第四光信号通过所述分光滤波装置300之后生成的滤波曲线之间存在相位移动值；所述第一光电探测器302用于将所述第一光信号转换为第一电信号；所述第二光电探测器303用于将所述第二光信号转换为第二电信号；所述第三光电探测器304用于将所述第三光信号转换为第三电信号；所述第四光电探测器305用于将所述第四光信号转换为第四电信号；；所述第六光信号通过所述七输出端口发送到所述线性滤波器307；所述线性滤波器307用于对所述第六光信号进行滤波处理得到第七光信号；所述第五光电探测器308用于将所述第七光信号转换为第五电信号。基于此方案，该信号处理装置306在计算该待测量信号的波长时，还可以引入该第五电信号，具体如下：根据所述第五电信号与所述第一电信号的比值以及所述线性滤波器307的滤波曲线斜率确定所述待测量光信号的波长范围值，所述波长范围值的估计误差为预设范围值；在所述多曲线Etalon的自由光谱区FSR大于所述预设范围值时，所述信号处理装置根据所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号计算确定所述待测量光信号的波长。例如，该预设范围值可以设置为正负25千兆赫兹GHz。其中，该信号处理装置306可以采用与图4所示方案相同的计算方法计算该待测量光信号的波长，具体此处不再赘述。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种波长测量装置，其特征在于，包括：
分光滤波装置、第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器和第四光电探测器以及信号处理装置；
所述分光滤波装置包括输入端口、第一输出端口、第二输出端口、第三输出端口和第四输出端口；
所述第一输出端口与所述第一光电探测器相连，所述第二输出端口与所述第二光电探测器相连，所述第三输出端口与所述第三光电探测器相连，所述第四输出端口与所述第四光电探测器相连；
所述信号处理装置与所述第一光电探测器、所述第二光电探测器、所述第三光电探测器和所述第四光电探测器均相连；
所述输入端口用于接收待测量光信号；
所述第一输出端口用于输出第一光信号，所述第一光信号由所述分光滤波装置对所述待测量光信号分光得到；
所述第二输出端口用于输出第二光信号，所述第二光信号由所述分光滤波装置对所述待测量光信号分光滤波得到；
所述第二输出端口用于输出第三光信号，所述第三光信号由所述分光滤波装置对所述待测量光信号分光滤波得到；
所述第二输出端口用于输出第四光信号，所述第四光信号由所述分光滤波装置对所述待测量光信号分光滤波得到；
所述第二光信号、所述第三光信号和所述第四光信号通过所述分光滤波装置之后生成的滤波曲线之间存在相位移动值；
所述第一光电探测器用于将所述第一光信号转换为第一电信号；
所述第二光电探测器用于电信号将所述第二光信号转换为第二电信号；
所述第三光电探测器用于将所述第三光信号转换为第三电信号；
所述第四光电探测器用于将所述第四光信号转换为第四电信号；
所述信号处理装置用于根据所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号计算得到所述待测量光信号的波长；
所述分光滤波装置包括分光器和多曲线标准具Etalon；
或，
所述分光滤波装置包括光楔和法布里.珀罗标准具FP-Etalon；
所述信号处理装置，具体计算得到的所述待测量光信号的波长可以采用如下方式：
所述信号处理装置根据第一公式计算得到所述待测量光信号的光频率；所述信号处理装置根据所述光频率确定所述待测量光信号的波长；
所述第一公式为：
Figure FDA0003424321780000011
其中，所述FSR为所述分光滤波装置的自由光谱区，所述
Figure FDA0003424321780000012
为光频率为f的光信号经过多曲线Etalon之后引入的光信号相位变化值；其中所述
Figure FDA0003424321780000013
可以根据第二公式、第三公式以及第四公式联立求解；
所述第二公式为：
Figure FDA0003424321780000021
所述第三公式为：
Figure FDA0003424321780000022
所述第四公式为：
Figure FDA0003424321780000023
其中，
Figure FDA0003424321780000024
所述I0为所述第一电信号，所述I1为所述第二电信号，所述I2为所述第三电信号，所述I3为所述第四电信号，所述R为所述分光滤波装置中多曲线Etalon的端面反射率，所述θ1为所述第二光信号通过所述分光滤波装置中Etalon之生成的滤波曲线的相位移动值，所述θ2为所述第三光信号通过所述分光滤波装置中Etalon之生成的滤波曲线的相位移动值，所述θ3为所述第四光信号通过所述分光滤波装置中Etalon之生成的滤波曲线的相位移动值，所述D1(f)为所述第一电信号与所述第二电信号的比值，所述D2(f)为所述第一电信号与所述第三电信号的比值，所述D3(f)为所述第一电信号与所述第四电信号的比值。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分光滤波装置包括分光器和多曲线标准具Etalon；
所述分光器包括一个输入端口、第五输出端口和第六输出端口，所述分光器的输入端口作为所述分光滤波装置的输入端口，所述第五输出端口作为所述第一输出端口；
所述多曲线Etalon包括一个输入端口和三个输出端口，所述多曲线Etalon的输入端口与所述分光器的第六输出端口相连，所述三个输出端口分别作为所述第二输出端口、所述第三输出端口和所述第四输出端口；
所述分光器用于将所述待测量光信号按照预设比例分为所述第一光信号和第五光信号，其中所述第一光信号通过所述第五输出端口发送到所述第一光电探测器，所述第五光信号通过所述第六输出端口发送到所述多曲线Etalon；
所述多曲线Etalon将所述第五光信号进行滤波处理后，通过所述第二输出端口输出所述第二光信号，通过所述第三输出端口输出所述第三光信号，通过所述第四输出端口输出所述第四光信号。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括线性滤波器、第五光电探测器，所述分光器还包括第七输出端口；
所述分光器用于将所述待测量光信号按照预设比例分为所述第一光信号、所述第五光信号和第六光信号，其中所述第一光信号通过所述第五输出端口发送到所述第一光电探测器，所述第五光信号通过所述第六输出端口发送到所述多曲线Etalon，所述第六光信号通过所述七输出端口发送到所述线性滤波器；
所述线性滤波器用于对所述第六光信号进行滤波处理得到第七光信号；
所述第五光电探测器用于将的述第七光信号转换为第五电信号。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述信号处理装置用于根据所述第五电信号与所述第一电信号的比值以及所述线性滤波器的滤波曲线斜率确定所述待测量光信号的波长范围值，所述波长范围值的估计误差为预设范围值；
在所述多曲线Etalon的自由光谱区FSR大于所述预设范围值时，所述信号处理装置根据所述第一电信号、所述第二电信号、所述第三电信号和所述第四电信号计算确定所述待测量光信号的波长。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述分光滤波装置包括光楔和法布里.珀罗标准具FP-Etalon；
所述待测量光信号在所述光楔上的入射点作为所述分光滤波装置的输入端口，所述待测量光信号通过所述光楔之后在所述光楔上的一个出射点作为所述第一输出端口，所述FP-Etalon的三个输出端口分别作为所述第二输出端口、所述第三输出端口和所述第四输出端口；
所述待测量光信号通过所述光楔之后在所述第一输出端口输出所述第一光信号；
所述待测量光信号通过所述光楔之后在所述光楔上的其他三个出射点输出第八光信号、第九光信号以及第十光信号；
所述FP-Etalon用于对所述第八光信号进行滤波处理生成所述第二光信号，并从所述第二输出端口输出；用于对所述第九光信号进行滤波处理生成所述第三光信号，并从所述第三输出端口输出；用于对所述第十光信号进行滤波处理生成所述第四光信号，并从所述第四输出端口输出。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信号处理装置，还用于根据所述光楔的底角以及所述待测量光信号入射到所述光楔的法线夹角计算得到所述相位移动值。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述θ1为
Figure FDA0003424321780000031
所述θ2为0，所述θ3为
Figure FDA0003424321780000032
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