CN102998004B - 波长可调光源的波长自动校准***及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种波长可调光源的波长自动校准***及其方法,其中,所述波长自动校准***包括:波长可调光源装置、注入聚焦装置、注入聚焦固定架、探测聚焦装置、探测聚焦固定架、光纤、信号采集装置、以及滤光片转换机构;利用滤光片转换机构,将窄带滤光片置于探测聚焦装置与光纤之间的光路上,光信号通过窄带滤光片后仅让滤光片标称波长通过,当扫描到能够探测到为滤光片标称波长的光信号时,光源波长即为窄带滤光片的滤光片标称波长,从而完成可调波长光源的波长自动校准。相对于现有技术,本发明仅需简单结构改进即可实现波长自动校准,且大大提高采用波长可调光源作为注入光源的探测设备自动化程度,提高了工作效率。

Description

波长可调光源的波长自动校准***及其方法
技术领域
本发明涉及波长自动校正技术,特别涉及一种波长可调光源的波长自动校正装置及其方法。
背景技术
现有的波长可调光源,如带卤钨灯光源的单色仪,在测试***中它起到输出可调波长的窄谱光源(如谱宽为1nm),同时可调波长的光源将作为测试***的注入光源,其波长的准确性将影响测试参数的准确性。可见,光源波长的准确性对于测试结果的准确性至关重要。
而现有的波长可调光源波长的校准主要有如下几种校准方法:
1、光谱仪进行校准
将光源输入光耦合到光谱仪中,来确定光源的初始波长,从而达到校准波长的作用。
图1即显示了现有技术中利用光谱仪校准波长可调光源波长的示意图。如图1所示,波长可调光源11产生光源,光源输入通过耦合透镜12、光纤13以及光纤适配器14而光耦合至光谱仪15中。在此校准方法中须先对波长可调光源进行预先校准,才能对检测设备进行安装调试。该校正方法属于调试过程检验,在实际应用中,将光谱仪作为配件与检测设备一起销售不具现实操作性。
2、利用被测样品对某个波长的光具有特殊的效应以达到波长可调光源的波长标定。
例如,作为被测样品的光纤中OH-的吸收峰为1383nm。图2即显示了在现有技术中利用光纤中OH-的吸收峰为1383nm为特性的校准示意图。如图2所示,在测试中采用具有水峰(如图2中具有陡峭的曲线,其中曲线的顶点即为水峰1383nm)的光纤进行宽谱的扫描,将一个不连续的高损耗的吸收峰与1383nm进行***光谱的波长标定,从而达到波长可调光源的波长标定。但是,然而由于光纤制棒技术的不断提高,能够很好的控制光纤棒中的OH-的含量,使得大大降低了光纤水峰的高度(如图2中为加粗、且平缓的曲线),对测试***的波长校准起到一定的难度。基于此类由于被测样品的性能提高了或改变了,将会影响到***波长的校准难度。
由上可知,现有的校准方法存在的问题如下:1)、校准方法比较麻烦;2)、校准过程受到样品质量的影响;3)、需要采用辅助设备,无法对测试设备进行自动校准。
发明内容
本发明的目的在于提供一种波长可调光源的波长自动校准***及其方法,用于解决现有技术中自动校准操作繁琐且复杂度高、受到样品质量的影响、或采用额外辅助设备等问题。
为解决上述问题及其他问题,本发明在一方面提供一种波长可调光源的波长自动校准***,包括:波长可调光源装置、注入聚焦装置、用于承载所述注入聚焦装置的注入聚焦固定架、探测聚焦装置、用于承载所述探测聚焦装置的探测聚焦固定架、连接所述注入聚焦装置和所述探测聚焦装置的光纤、信号采集装置、以及位于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路上、配置有窄带滤光片的滤光片转换机构;利用所述滤光片转换机构,将所述窄带滤光片置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路上,光信号通过所述窄带滤光片后仅让滤光片标称波长通过,当扫描到能够探测到为所述滤光片标称波长的光信号时,所述波长可调光源发出的光源波长即为所述窄带滤光片的滤光片标称波长,从而完成所述可调波长光源的波长自动校准。
可选地,所述波长可调光源装置包括:宽谱光源产生装置,用于产生宽谱光源;波长分离装置,用于将接收自所述宽谱光源产生装置的宽谱光源分离出波长范围极窄的单色光。
可选地,所述波长分离装置为单色仪。
可选地,所述滤光片转换机构包括:滤光片固定架;设于所述滤光片固定架上的窄带滤光片;设于所述滤光片固定架上的通光孔;设于所述滤光片固定架上的电机固定架;以及设于所述电机固定架上的电机;利用电机,驱动所述滤光片固定架活动,实现所述滤光片固定架上的所述窄带滤光片和所述通光孔置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路上的转换。
可选地,所述滤光片固定架为圆盘状,所述窄带滤光片和所述通光孔分别设于所述滤光片固定架的边沿上,且所述窄带滤光片和所述通光孔的连线为所述滤光片固定架的一直径;利用所述电机,驱动所述滤光片固定架旋转进行所述窄带滤光片和所述通光孔的转换。
可选地,所述窄带滤光片的中心与所述探测聚焦装置的中心相对准。
可选地,所述窄带滤光片的波长为1064nm±0.5nm。
本发明在另一方面提供一种应用于如上所述的波长自动校准***的波长自动校准方法,包括:提供配置有窄带滤光片的滤光片转换机构;当对所述波长可调光源进行波长标定时,利用所述滤光片转换机构将所述窄带滤光片置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路上,光信号通过所述窄带滤光片后仅让滤光片标称波长通过,当扫描到能够探测到为所述滤光片标称波长的光信号时,所述波长可调光源发出的光源波长即为所述窄带滤光片的滤光片标称波长,从而完成所述可调波长光源的波长自动校准。
可选地,所述窄带滤光片的中心与所述探测聚焦装置的中心相对准。
可选地,所述滤光片转换机构上设有通光孔;当进行参数检测时,利用所述滤光片转换机构将所述透光孔置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路上,确保不改变所述窄带滤光片置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路。
本发明提供的波长可调光源的波长自动校准***及其方法,额外提供了具有窄带滤光片的滤光片转换机构,通过将所述窄带滤光片置于光路中,仅让滤光片标称波长通过,据此完成所述可调波长光源的波长自动校准。相对于现有技术,本发明仅需简单结构改进即可实现波长自动校准,且大大提高采用波长可调光源作为注入光源的探测设备自动化程度,提高了工作效率。
附图说明
图1为现有技术中利用光谱仪校准波长可调光源波长的示意图。
图2为现有技术中利用光纤中OH-的吸收峰为1383nm为特性的校准示意图。
图3为本发明波长可调光源的波长自动校准***的架构示意图。
图4为图3中滤光片转换机构28的结构示意图。
图5为本发明波长可调光源的波长自动校准方法的流程示意图。
元件标号说明
11        波长可调光源
12        耦合透镜
13        光纤
14        光纤适配器
15        光谱仪
21        波长可调光源装置
211       宽谱光源产生装置
212       波长分离装置
22        注入聚焦装置
23        注入聚焦固定架
24        探测聚焦装置
25        探测聚焦固定架
26        光纤
27        信号采集装置
28        滤光片转换机构
281       滤光片固定架
282       窄带滤光片
283       通光孔
284       电机固定架
285       电机
S301~S307 步骤
具体实施方式
本发明的发明人发现:现有应用于波长可调光源的波长校准技术,存在自动校准操作繁琐且复杂度高、受到样品质量的影响、或采用额外辅助设备等问题。
因此,本发明的发明人对现有技术进行了改进,在原有的检测设备检测光路中,添加一个可移动的窄带滤光片,当需要对现有***的光源进行波长标定时,将窄带滤光片移入当前检测***当中,然后启动可变光源的光源波长连续改变,利用原有的信号探测***,探测光信号,当扫描到能够探测光信号时,此时的光源波长即为窄带滤光片的通光波长,据此进行波长可调光源的波长校准。
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明一方面提供了一种波长可调光源的波长自动校准***。请参阅图3,显示了波长可调光源的波长自动校准***的架构示意图。如图3所示,所述波长自动校准***包括:具有宽谱光源产生装置211和波长分离装置212的波长可调光源装置21、注入聚焦装置22、注入聚焦固定架23、探测聚焦装置24、探测聚焦固定架25、连接注入聚焦装置22和探测聚焦装置24的光纤26、信号采集装置27、以及位于探测聚焦装置24与光纤26之间的光路上的滤光片转换机构28。
以下对上述各个器件进行详细说明。
波长可调光源装置21用于产生波长可调光源。具体地,宽谱光源产生装置211,用于产生宽谱光源。波长分离装置212,用于将接收自宽谱光源产生装置211的宽谱光源进行分光处理以分离出波长范围极窄的单色光。在本实施例中,波长分离装置212可选用单色仪。
注入聚焦装置22用于将波长分离装置212分光处理的光源进行聚焦并注入到作为测试样品的光纤26中。在本实施例中,光纤26是作为光源传输介质的测试样品而连接于注入聚焦装置22和注入聚焦装置22,在实际应用中,光纤26的一端是装设在注入聚焦装置22上,而另一端是装设在注入聚焦装置22上。
注入聚焦固定架23用于承载所述注入聚焦装置22。
探测聚焦装置24用于将通过光纤出来的光源进行聚焦处理后发送至信号采集装置27。
探测聚焦固定架25用于承载探测聚焦装置24。
信号采集装置27用于采集由探测聚焦装置25发出的光源信号,以对其进行检测。
特别地,本发明在探测聚焦装置24与光纤26之间还设置了一滤光片转换机构28。图4显示了本发明中滤光片转换机构28的结构示意图。如图4所示,滤光片转换机构28包括:滤光片固定架281,设于滤光片固定架281上的窄带滤光片282,设于滤光片固定架281上的通光孔283,设于所述滤光片固定架281上的电机固定架284,以及设于电机固定架284上的电机285。在本实施例中,滤光片转换机构28可固定连接于探测聚焦装置24或探测聚焦固定架25。
滤光片固定架281为圆盘状,窄带滤光片282和通光孔283均为圆形结构,窄带滤光片282和通光孔283分别设于滤光片固定架281的边沿上。电机固定架284以及电机285是设于滤光片固定架281的中央区域。在实际应用中,利用电机,可以驱动滤光片固定架281发生旋转,从而实现窄带滤光片282和通光孔283在光路上的转换。优选地,设于滤光片固定架281的边沿上的窄带滤光片282和通光孔283的连线即为滤光片固定架281的一直径,这样,在转换时,每一次电机驱动,滤光片固定架281即发生180°的旋转,操作简单。另外,窄带滤光片282和通光孔283在光路上的转换,具体地,包括:当进行参数检测时,通过电机285旋转定位,将通光孔283定位在探测聚焦装置24与光纤26之间的光路上,通光孔283的中心与探测聚焦装置24的中心相对准,不干扰光路;当进行光源波长自动校准时,通过电机285旋转定位,将窄带滤光片282定位在探测聚焦装置24与光纤26之间的光路上,窄带滤光片282的中心与探测聚焦装置24的中心相对准,光源信号通过窄带滤光片282后只让滤光片标称波长通过,此时的光源波长即为窄带滤光片的通光波长,利用此原理进行可调波长光源的波长校准。在本实施例中,窄带滤光片282的波长为1064nm±0.5nm。
本发明还提供了一种波长可调光源的波长自动校准方法,所述波长自动校准方法是应用于上述波长自动校准***。图5显示了本发明波长可调光源的波长自动校准方法的流程示意图。现结合图3、图4和图5,所述波长自动校准方法包括:
步骤S301,提供滤光片转换机构28。滤光片转换机构28包括:滤光片固定架281,设于滤光片固定架281上的窄带滤光片282,设于滤光片固定架281上的通光孔283,设于所述滤光片固定架281上的电机固定架284,以及设于电机固定架284上的电机285。利用电机,可以驱动滤光片固定架281发生旋转,从而实现窄带滤光片282和通光孔283在光路上的转换。
一方面,如步骤S303,当进行参数检测时,通过电机285旋转定位,将通光孔283定位在探测聚焦装置24与光纤26之间的光路上,通光孔283的中心与探测聚焦装置24的中心相对准,确保不干扰探测聚焦装置24与光纤26之间的光路。
另一方面,如步骤S305,当进行光源波长自动校准时,通过电机285旋转定位,将窄带滤光片282定位在探测聚焦装置24与光纤26之间的光路上,窄带滤光片282的中心与探测聚焦装置24的中心相对准,光源信号通过窄带滤光片282后只让滤光片标称波长通过(其他波长的光源被窄带滤光片滤除在外)。
步骤S307,扫描波长分离装置212的波长,启动波长可调光源的波长连续改变并记录探测数据,采用软件分析探测数据与波长分离装置212的波长的对应关系,实现波长可调光源的自动校准。
综上所述,本发明提供的波长可调光源的波长自动校准***及其方法,额外提供了具有窄带滤光片的滤光片转换机构,通过将所述窄带滤光片置于光路中,仅让滤光片标称波长通过,据此完成所述可调波长光源的波长自动校准。相对于现有技术,本发明仅需简单结构改进即可实现波长自动校准,且大大提高采用波长可调光源作为注入光源的探测设备自动化程度,提高了工作效率。
上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下,对上述实施例进行修改。因此,本发明的权利保护范围,应如权利要求书所列。

Claims (9)

1.一种波长可调光源的波长自动校准***,包括:波长可调光源装置、注入聚焦装置、用于承载所述注入聚焦装置的注入聚焦固定架、探测聚焦装置、用于承载所述探测聚焦装置的探测聚焦固定架、连接所述注入聚焦装置和所述探测聚焦装置的光纤、以及信号采集装置;其特征在于,所述波长自动校准***还包括:位于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路上、配置有窄带滤光片和通光孔的滤光片转换机构;利用所述滤光片转换机构,将所述窄带滤光片置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路上,光信号通过所述窄带滤光片后仅让滤光片标称波长通过,当扫描到能够探测到为所述滤光片标称波长的光信号时,所述波长可调光源发出的光源波长即为所述窄带滤光片的滤光片标称波长,从而完成所述可调波长光源的波长自动校准;并于此时利用所述滤光片转换机构将所述通光孔置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路上,确保不改变所述窄带滤光片置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路来检测参数。
2.如权利要求1所述的波长自动校准***,其特征在于,所述波长可调光源装置包括:
宽谱光源产生装置,用于产生宽谱光源;
波长分离装置,用于将接收自所述宽谱光源产生装置的宽谱光源分离出波长范围极窄的单色光。
3.如权利要求1所述的波长自动校准***,其特征在于,所述波长分离装置为单色仪。
4.如权利要求1所述的波长自动校准***,其特征在于,所述滤光片转换机构包括:
滤光片固定架;
设于所述滤光片固定架上的窄带滤光片;
设于所述滤光片固定架上的通光孔;
设于所述滤光片固定架上的电机固定架;
以及设于所述电机固定架上的电机;利用电机,驱动所述滤光片固定架活动,实现所述滤光片固定架上的所述窄带滤光片和所述通光孔置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路上的转换。
5.如权利要求4所述的波长自动校准***,其特征在于,所述滤光片固定架为圆盘状,所述窄带滤光片和所述通光孔分别设于所述滤光片固定架的边沿上,且所述窄带滤光片和所述通光孔的连线为所述滤光片固定架的一直径;利用所述电机,驱动所述滤光片固定架旋转进行所述窄带滤光片和所述通光孔的转换。
6.如权利要求4所述的波长自动校准***,其特征在于,所述窄带滤光片的中心与所述探测聚焦装置的中心相对准。
7.如权利要求4、5或6所述的波长自动校准***,其特征在于,所述窄带滤光片的波长为1064nm±0.5nm。
8.一种应用于如权利要求1至7中任一项所述的波长自动校准***的波长自动校准方法,其特征在于,包括:
提供配置有窄带滤光片和通光孔的滤光片转换机构;
当对所述波长可调光源进行波长标定时,利用所述滤光片转换机构将所述窄带滤光片置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路上,光信号通过所述窄带滤光片后仅让滤光片标称波长通过,当扫描到能够探测到为所述滤光片标称波长的光信号时,所述波长可调光源发出的光源波长即为所述窄带滤光片的滤光片标称波长,从而完成所述可调波长光源的波长自动校准;
利用所述滤光片转换机构将所述通光孔置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路上,确保不改变所述窄带滤光片置于所述探测聚焦装置与所述光纤之间的光路,进行参数检测。
9.如权利要求8所述的波长自动校准方法,其特征在于,所述窄带滤光片的中心与所述探测聚焦装置的中心相对准。
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