CN208366829U - 一种含保偏光纤利用光纤腔衰荡测量旋光溶液浓度的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种含保偏光纤利用光纤腔衰荡测量旋光溶液浓度的装置，由依次通过光纤相连的第一光纤耦合器、3.6km单模光纤、半导体光放大器、偏振片、对准气室和第二光纤耦合器构成光纤环腔，其中连接偏振片与对准气室及连接第二光纤耦合器与对准气室的光纤均为保偏光纤，第一光纤耦合器通过光纤与650nm激光源连接，该650nm激光源依次通过线路与半导体激光调制器和数字信号发生器连接，第二光纤耦合器通过光纤与光电探测器连接，该光电探测器通过线路与示波器连接。本实用新型测量范围广、分析速度快、操作简单、成本低廉、方便实时监测，可用于测量旋光溶液浓度，为工业监测、环境监测、医学诊断等领域提供方便。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤腔衰荡测量旋光溶液浓度技术领域，具体涉及一种含保偏光纤利用光纤腔衰荡测量旋光溶液浓度的装置。
背景技术
浓度是在日常生活和工业生产中用来表征介质液体特性的一个重要的特性参数。在众多领域中都需要精准的测量溶液的浓度或者折射率，比如基础研究、化工领域、医学诊断、食品制造，环境保护等方面。目前，已经有很多测量浓度的方法，应用较多的物理实验方法主要是比重法，光学方法有衍射光栅法、杨氏干涉法、掠面入射法等。因为被测液体物质的性质不容易被光学方法改变，所以用光学方法测量液体折射率，再通过折射率与浓度之间的关系测量溶液浓度，是现阶段测量溶液浓度的流行趋势，与化学方法相比，应用越来越广泛。
腔衰荡光谱技术是近20年发展起来的一种新型吸收光谱检测技术，具有极高的灵敏度和分辨率，且不受光源光强波动的影响，适用于微弱吸收光谱的测量，因而得到了广泛的关注和研究。在生物化学领域，通常需要在线监测混合物的分离过程，其特点是被测物体积小、浓度稀，一般检测方法很难同时达到高灵敏度、简单方便的检测。而采用光纤腔衰荡光谱技术，由于光在衰荡腔内循环振荡几十次，探测灵敏度极高，解决了用普通吸收光谱方法检测微小体积样品时灵敏度不够高，或用荧光法检测时有些被检测物不能自然发射荧光等局限。且光纤易与光电器件连接，简化系统装置的同时增强了实用性。保偏光纤传输线偏振光，广泛用于航天、航空、航海、工业制造技术及通信等国民经济的各个领域。在以光学相干检测为基础的干涉型光纤传感器中，使用保偏光纤能够保证线偏振方向不变，提高相干信噪比，以实现对物理量的高精度测量。故本实用新型用保偏光纤结合光纤腔衰荡技术对旋光溶液的浓度进行测量。
发明内容
本实用新型解决的技术问题是提供了一种含保偏光纤利用光纤腔衰荡测量旋光溶液浓度的装置，该装置有效解决了目前国内外有关旋光溶液浓度测量装置所存在的精度低、其它因素交叉传感、体积大及造价较高等问题。
本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种含保偏光纤利用光纤腔衰荡测量旋光溶液浓度的装置，其特征在于：由依次通过光纤相连的第一光纤耦合器、3.6km单模光纤、半导体光放大器、偏振片、对准气室和第二光纤耦合器构成光纤环腔，其中连接偏振片与对准气室及连接第二光纤耦合器与对准气室的光纤均为保偏光纤，第一光纤耦合器通过光纤与650nm激光源连接，该650nm激光源依次通过线路与半导体激光调制器和数字信号发生器连接，第二光纤耦合器通过光纤与光电探测器连接，该光电探测器通过线路与示波器连接。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型采用半导体光放大器来补偿光脉冲耦合到光纤环腔中时的耦合损耗并增加测量系统的衰减时间，有效提高了测量精度；
2、本实用新型在恒温条件下进行，对弯曲、应变等其它因素交叉传感不敏感；
3、本实用新型具有良好的线性响应，有效解决了脉冲峰值数量少等问题，尤其对低浓度的旋光溶液测量较准确；
4、本实用新型测量范围广、分析速度快、操作简单、成本低廉、方便实时监测，可用于测量旋光溶液浓度，为工业监测、环境监测、医学诊断等领域提供方便。
附图说明
图1是本实用新型的光路连接图。
图中：1-数字信号发生器，2-半导体激光调制器，3-650nm激光源，4-第一光纤耦合器，5-3.6km单模光纤，6-半导体光放大器，7-偏振片，8-保偏光纤，9-对准气室，10-第二光纤耦合器，11-光电探测器，12-示波器，13-光纤。
具体实施方式
结合附图详细描述本实用新型的具体内容，一种含保偏光纤利用光纤腔衰荡测量旋光溶液浓度的装置，由依次通过光纤13相连的第一光纤耦合器4、3.6km单模光纤5、半导体光放大器6、偏振片7、对准气室9和第二光纤耦合器10构成光纤环腔，其中连接偏振片7与对准气室9及连接第二光纤耦合器10与对准气室9的光纤均为保偏光纤8，第一光纤耦合器4通过光纤13与650nm激光源3连接，该650nm激光源3依次通过线路与半导体激光调制器2和数字信号发生器1连接，第二光纤耦合器10通过光纤13与光电探测器11连接，该光电探测器11通过线路与示波器12连接。
本实用新型的原理基于光纤腔衰荡光谱技术，数字信号发生器产生的一系列脉冲波通过“模拟调制输入”端口输送到半导体激光调制器调制成脉冲光，经第一光纤耦合器进入光纤环腔，依次经过光纤环腔内半导体光放大器、偏振片、保偏光纤、光纤对准气室和保偏光纤，从第二光纤耦合器的一端出来接入光电探测器，光脉冲经过偏振片形成线偏振光，保偏光纤传输线偏振光，保证线偏振方向不变，线偏振光通过对准气室中的旋光溶液使得偏振方向发生改变，由对准气室出来的线偏振光再经过保偏光纤，最后通过第二光纤耦合器由光电探测器输出，光衰荡曲线显示在示波器上。保偏光纤的使用有效提高相干信噪比，实现对旋光溶液的精确测量。光电探测器和示波器用于监测每次往返的衰减信号和记录分析数据，进而得到衰荡时间与标准旋光溶液浓度的关系曲线，测量结果表明旋光溶液浓度与衰荡时间具有较好的线性关系，再根据测得的待测旋光溶液的衰荡时间并结合旋光溶液浓度与衰荡时间的线性关系得到待测旋光溶液的浓度。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围。
Claims (1)
1.一种含保偏光纤利用光纤腔衰荡测量旋光溶液浓度的装置，其特征在于：由依次通过光纤相连的第一光纤耦合器、3.6km单模光纤、半导体光放大器、偏振片、对准气室和第二光纤耦合器构成光纤环腔，其中连接偏振片与对准气室及连接第二光纤耦合器与对准气室的光纤均为保偏光纤，第一光纤耦合器通过光纤与650nm激光源连接，该650nm激光源依次通过线路与半导体激光调制器和数字信号发生器连接，第二光纤耦合器通过光纤与光电探测器连接，该光电探测器通过线路与示波器连接。
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Cited By (1)
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| CN110632028A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-12-31 | 安徽大学 | 基于光纤偏振模间干涉的零背景激光吸收光谱检测系统 |
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| CN110632028A (zh) * | 2019-09-29 | 2019-12-31 | 安徽大学 | 基于光纤偏振模间干涉的零背景激光吸收光谱检测系统 |
| CN110632028B (zh) * | 2019-09-29 | 2022-09-27 | 安徽大学 | 基于光纤偏振模间干涉的零背景激光吸收光谱检测系统 |
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