CN111947779A - 一种光信号检测*** - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种光信号检测***，所述***包括：光源，用于产生第一波长范围的第一光信号；分光装置，用于将所述第一光信号转换为以不同角度出射的不同波长的第二光信号；光信号检测装置，用于检测所述不同波长的第二光信号的能量。

Description

一种光信号检测***
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光信号检测***。
背景技术
随着智能光网络日新月异的发展及智能光网络应用范围的扩大，对于智能光网络中多通道光信号的有效检测，一直是光通信技术追求的目标。
发明内容
本申请实施例提供一种光信号检测***，能够实现对多通道光信号的有效检测。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供一种光信号检测***，所述***包括：
光源，用于产生第一波长范围的第一光信号；
分光装置，用于将所述第一光信号转换为以不同角度出射的不同波长的第二光信号；
光信号检测装置，用于检测所述不同波长的第二光信号的能量。
在一些实施例中，所述***还包括：第一透镜；
所述第一透镜设置于所述光源与所述分光装置之间，用于将所述光源产生的第一波长范围的第一光信号转换为平行光信号。
在一些实施例中，所述***还包括：第二透镜；
所述第二透镜设置于所述分光装置与所述光信号检测装置之间，用于对所述不同波长的第二光信号进行汇聚。
在一些实施例中，所述第一透镜与所述第二透镜的光学参数相同。
在一些实施例中，所述第一透镜的曲率沿着所述第一透镜的中心到所述第一透镜的边缘的方向连续变化；
和/或，所述第二透镜的曲率沿着所述第二透镜的中心到所述第二透镜的边缘的方向连续变化。
在一些实施例中，所述光信号检测装置包括：光纤阵列；
所述光纤阵列包括的每条光纤用于接收不同波长的第二光信号，以便检测不同波长的第二光信号的能量。
在一些实施例中，所述光信号检测装置还包括：
光电二极管阵列，用于检测不同波长的第二光信号的能量。
在一些实施例中，所述光电二极管阵列所包括的光电二极管的数量与所述光纤阵列包括的光纤的数量相同。
在一些实施例中，所述光信号检测装置还包括：
传动装置，用于控制所述光纤阵列沿着与所述第二光信号在所述光纤阵列中传输的方向垂直的方向移动。
在一些实施例中，所述光信号检测装置包括：
线阵光传感器，用于对所述线阵光传感器的不同点传感器接收的不同波长的第二光信号进行光积分后转换为有效光电信号，并检测所述有效光电信号的能量。
本申请实施例提供的光信号检测***包括：光源，用于产生第一波长范围的第一光信号；分光装置，用于将所述第一光信号转换为以不同角度出射的不同波长的第二光信号；光信号检测装置，用于检测所述第二光信号的能量。如此，由于光源产生的第一光信号是在第一波长范围内的，是包括多种波长的第一光信号，经过分光装置，能够将多种波长的第一光信号转换为以不同角度出射的不同波长的第二光信号，以便光信号检测装置检测所述不同波长的第二光信号的能量；实现对多通道光信号的有效检测。
附图说明
图1为本申请实施例提供的光信号检测***的一种可选结构示意图；
图2为本申请实施例第一光信号的波长与镀有第一膜层的滤波片的透过率曲线之间的一种关系示意图；
图3为本申请实施例提供的光信号检测***的另一种可选结构示意图；
图4为本申请实施例提供的光信号检测***的又一种可选结构示意图；
图5为相关技术中光信号检测***的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
现代智能光网络中的一个重要器件是可调谐光滤波器(Tunable OpticalFilter，TOF)，可调谐光滤波器的研究和发展对灵活选择和动态监测光通道具有十分重要的意义。然而，相关技术中的可调谐光滤波器存在结构复杂，成本高昂等问题。
本申请实施例提供一种光信号检测***，所述光信号检测***100的一种可选结构，如图1所示，包括：
光源101，用于产生第一波长范围的第一光信号。
在一些实施例中，所述光源101产生的光信号具有第一波长范围，即所述光源101产生的第一光信号为宽波长范围的第一光信号。
在一些实施例中，所述光源101产生的第一光信号可以通过光纤进行传输。
分光装置102，用于将所述第一光信号转换为以不同角度出射的不同波长的第二光信号。
在一些实施例中，所述分光装置102的功能可以由光栅实现。在所述分光装置102为光纤的情况下，光栅利用光学多缝衍射原理使入射至光栅的第一光信号发生色散，将入射至光栅的宽波长范围的第一光信号转换为按照不同衍射角度出射的不同波长的平行光信号。其中，按照不同衍射角度出射的不同波长的平行光信号即为多通道光信号。
光信号检测装置103，用于检测所述不同波长的第二光信号的能量。
在一些实施例中，由于不同波长的第二光信号即为多通道光信号，因此，光信号检测装置103能够检测多通道光信号中每个通道的光信号的能量。
在一些实施例中，所述光信号检测***100还可以包括：第一透镜104，所述第一透镜104设置于所述光源101与所述分光装置102之间，用于将所述光源101产生的第一波长范围的发散的第一光信号转换为平行光信号。
在一些实施例中，所述第一透镜104可以是非球面透镜，非球面透镜的曲率沿着所述第一透镜的中心到所述第一透镜的边缘的方向连续变化。
在一些实施例中，所述光信号检测***100还可以包括：第二透镜105，所述第二透镜105设置于所述分光装置102与所述光信号检测装置103之间，用于对所述不同波长的第二光信号进行汇聚。
在一些实施例中，所述第二透镜105可以是非球面透镜，非球面透镜的曲率沿着所述第一透镜的中心到所述第二透镜的边缘的方向连续变化。不同波长的平行的第二光信号经所述第二透镜105后，按照波长从大到小的顺序或者从小到大的顺序聚焦于第二透镜105的焦平面上不同的位置。
在一些实施例中，所述第一透镜104与所述第二透镜105的光学参数相同。其中，所述光学参数至少可以包括：曲率和/或焦距。
在一实施方式中，所述光信号检测装置103包括光纤阵列，所述光纤阵列包括的每条光纤用于接收不同波长的第二光信号，以便检测不同波长的第二光信号的能量。
在一些实施例中，利用V形槽将一束光纤安装在阵列基片上，
在一些实施例中，所述光纤阵列位于所述第二透镜105的焦平面上，所述光纤阵列上不同位置的光纤分别用于接收不同波长的第二光信号。
在一些实施例中，所述光信号检测装置103还包括：光电二极管阵列107，用于检测不同波长的第二光信号的能量。
在一些实施例中，所述光纤阵列中光纤的数目与所述光电二极管阵列中光电二极管的数目相同；光纤阵列中的每条光纤与光电二极管阵列中的一个光电二极管连接，一个光电二极管用于检测与之连接的光纤传输的第二光信号的能量。
在一些实施例中，所述光电二极管是有一个PN结组成的半导体器件，用于将接收到的第二光信号的光功率转换为电流。
在一些实施例中，所述光信号检测***100还包括：
传动装置106，用于控制所述光纤阵列沿着与所述第二光信号在所述光纤阵列中传输的方向垂直的方向移动。
在一些实施例中，所述传动装置106的功能可以由直线电机实现，所述传动装置106将电能转换为直线运动的机械能，进而带动光纤阵列沿着与所述第二光信号在所述光纤阵列中传输的方向垂直的方向移动。
在另一实施方式中，所述光信号检测装置103包括线阵光传感器，用于对所述线阵光传感器的不同点传感器接收的不同波长的第二光信号进行光积分后转换为有效光电信号，并检测所述有效光电信号的能量。
在一些实施例中，所述线阵光传感器是一维光电传感器，可以将光纤阵列输出的第二光信号进行光积分，得到对应不同波长的有效光信号，并检测所述不同波长的有效光信号的能量。
下面以光信号检测装置包括光纤阵列为例，对本申请实施例提供的光信号检测***的组成结构进行说明，如图2所示：所述光信号检测***包括：光源01、第一非球面透镜04、光栅02、第二非球面透镜05和光纤阵列03。
在一些实施例中，光源01产生的宽波长范围的光信号通过光纤传输，该光信号包括波长为λ1、λ2、λ3、…、λn的发散光信号；发散的光信号经第一非球面透镜04后转换为宽波长范围的平行光信号。经所述第一非球面透镜04的宽波长范围的平行光信号入射至光栅02后，光栅02将入射的宽波长范围的平行光信号分解为按照不同的衍射角度出射的不同波长的平行光信号。经所述光栅02出射的不同波长的平行光信号经第二非球面透镜05后，按照波长由大到小或由小到大的顺序聚焦于第二非球面透镜05的不同位置。
在一些实施例中，所述光纤阵列03位于第二非球面透镜05的焦平面位置，如此，光纤阵列03能够接收到经过所述第二非球面透镜05出射的光信号。且所述光纤阵列03中的每条光纤接收经过所述第二非球面透镜05出射的一种波长的光信号，如此，通过不同的光纤接收不同波长的光信号，能够对宽波长光信号中不同波长信号的分离，即实现多通道光滤波器的功能。
下面以光信号检测装置包括光纤阵列和直线电机为例，即在图2所示的光信号检测***的基础上增加直线电机，对本申请实施例提供的光信号检测***的组成结构进行说明，如图3所示：所述光信号检测***包括：光源01、第一非球面透镜04、光栅02、第二非球面透镜05、光纤阵列03和直线电机06。
在一些实施例中，光源01产生的宽波长范围的光信号通过光纤传输，该光信号包括波长为λ1、λ2、λ3、…、λn的发散光信号；发散的光信号经第一非球面透镜04后转换为宽波长范围的平行光信号。经所述第一非球面透镜04的宽波长范围的平行光信号入射至光栅02后，光栅02将入射的宽波长范围的平行光信号分解为按照不同的衍射角度出射的不同波长的平行光信号。经所述光栅02出射的不同波长的平行光信号经第二非球面透镜05后，按照波长由大到小或由小到大的顺序聚焦于第二非球面透镜05的不同位置。
在一些实施例中，所述光纤阵列03位于第二非球面透镜05的焦平面位置，如此，光纤阵列03能够接收到经过所述第二非球面透镜05出射的光信号。且所述光纤阵列03中的每条光纤接收经过所述第二非球面透镜05出射的一种波长的光信号，如此，通过不同的光纤接收不同波长的光信号，能够对宽波长光信号中不同波长信号的分离，即实现多通道光滤波器的功能。
在一些实施例中，光纤阵列03承载于所述直线电机06之上，使得直线电机06能够带动光纤阵列03沿着平行于第二非球面透镜05的焦平面方向来回运动，如此能够控制光纤阵列03中的哪条光纤用于接收哪个波长的光信号。如此，能够对宽波长光信号中不同波长信号的分离，且能够选择接收不同波长的光信号的光纤，即实现多通道可调谐光滤波器的功能。
下面以光信号检测装置包括光纤阵列、直线电机和光电二极管阵列为例，即在图3所示的光信号检测***的基础上增加光电二极管阵列，对本申请实施例提供的光信号检测***的组成结构进行说明，如图4所示：所述光信号检测***包括：光源01、第一非球面透镜04、光栅02、第二非球面透镜05、光纤阵列03、直线电机06和光电二极管阵列07。
在一些实施例中，光源01产生的宽波长范围的光信号通过光纤传输，该光信号包括波长为λ1、λ2、λ3、…、λn的发散光信号；发散的光信号经第一非球面透镜04后转换为宽波长范围的平行光信号。经所述第一非球面透镜04的宽波长范围的平行光信号入射至光栅02后，光栅02将入射的宽波长范围的平行光信号分解为按照不同的衍射角度出射的不同波长的平行光信号。经所述光栅02出射的不同波长的平行光信号经第二非球面透镜05后，按照波长由大到小或由小到大的顺序聚焦于第二非球面透镜05的不同位置。
在一些实施例中，所述光纤阵列03位于第二非球面透镜05的焦平面位置，如此，光纤阵列03能够接收到经过所述第二非球面透镜05出射的光信号。且所述光纤阵列03中的每条光纤接收经过所述第二非球面透镜05出射的一种波长的光信号，如此，通过不同的光纤接收不同波长的光信号，能够对宽波长光信号中不同波长信号的分离，即实现多通道光滤波器的功能。
在一些实施例中，光纤阵列03中的每条光纤分别连接光电二极管阵列07中的一个光电二极管。
在一些实施例中，光纤阵列03承载于所述直线电机06之上，使得直线电机06能够带动光纤阵列03沿着平行于第二非球面透镜05的焦平面方向来回运动，通过控制直线电机06快速的运动，使得光纤阵列03中的每条光纤均快速扫描所有波长的光信号，并通过光电二极管阵列07将光信号转换为电信号后进行光谱积分，如此，实现了多通道光信号检测功能。
下面以光信号检测装置包括线阵光传感器为例，对本申请实施例提供的光信号检测***的组成结构进行说明，如图5所示：所述光信号检测***包括：光源01、第一非球面透镜04、光栅02、第二非球面透镜05和线阵光传感器08。
在一些实施例中，光源01产生的宽波长范围的光信号通过光纤传输，该光信号包括波长为λ1、λ2、λ3、…、λn的发散光信号；发散的光信号经第一非球面透镜04后转换为宽波长范围的平行光信号。经所述第一非球面透镜04的宽波长范围的平行光信号入射至光栅02后，光栅02将入射的宽波长范围的平行光信号分解为按照不同的衍射角度出射的不同波长的平行光信号。经所述光栅02出射的不同波长的平行光信号经第二非球面透镜05后，按照波长由大到小或由小到大的顺序聚焦于第二非球面透镜05的不同位置。
在一些实施例中，所述线阵光传感器08位于第二非球面透镜05的焦平面位置，如此，线阵光传感器08能够接收到经过所述第二非球面透镜05出射的光信号。且所述线阵光传感器08中的每个点光传感器接收经过所述第二非球面透镜05出射的一种波长的光信号，如此，通过线阵光传感器08中的不同的点光传感器接收不同波长的光信号，能够对宽波长光信号中不同波长信号的分离，即实现多通道光滤波器的功能。通过线阵光传感器08中的不同的点光传感器接收不同波长的光信号之后，通过光积分对得到有效光电信号，进而能够获得实时全波长范围的光谱信息，实现对宽波长范围的光信号的检测。
综上，本申请实施例提供的光信号检测***可以实现多通道光滤波器、多通道可调谐光滤波器、多通道光性能监控以及实时光性能监控的功能。并且，本申请实施例提供的光信号检测***的光路简单、可实现的功能多样化；由于本申请实施例提供的光信号检测***无可移动的部件，使得光信号检测***性能稳定。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种光信号检测***，其特征在于，所述***包括：
光源，用于产生第一波长范围的第一光信号；
分光装置，用于将所述第一光信号转换为以不同角度出射的不同波长的第二光信号；
光信号检测装置，用于检测所述不同波长的第二光信号的能量。
2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括：第一透镜；
所述第一透镜设置于所述光源与所述分光装置之间，用于将所述光源产生的第一波长范围的第一光信号转换为平行光信号。
3.根据权利要求2所述的***，其特征在于，所述***还包括：第二透镜；
所述第二透镜设置于所述分光装置与所述光信号检测装置之间，用于对所述不同波长的第二光信号进行汇聚。
4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜的光学参数相同。
5.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述第一透镜的曲率沿着所述第一透镜的中心到所述第一透镜的边缘的方向连续变化；
和/或，所述第二透镜的曲率沿着所述第二透镜的中心到所述第二透镜的边缘的方向连续变化。
6.根据权利要求1至5任一项所述的***，其特征在于，所述光信号检测装置包括：光纤阵列；
所述光纤阵列包括的每条光纤用于接收不同波长的第二光信号，以便检测不同波长的第二光信号的能量。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述光信号检测装置还包括：
光电二极管阵列，用于检测不同波长的第二光信号的能量。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述光电二极管阵列所包括的光电二极管的数量与所述光纤阵列包括的光纤的数量相同。
9.根据权利要求6所述的***，其特征在于，所述光信号检测装置还包括：
传动装置，用于控制所述光纤阵列沿着与所述第二光信号在所述光纤阵列中传输的方向垂直的方向移动。
10.根据权利要求1至5任一项所述的***，其特征在于，所述光信号检测装置包括：
线阵光传感器，用于对所述线阵光传感器的不同点传感器接收的不同波长的第二光信号进行光积分后转换为有效光电信号，并检测所述有效光电信号的能量。
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