一種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法，本發(fā)明所述掃描光源與50/50光耦合器之間、50/50光耦合器與HCN氣室之間、HCN氣室與光電轉(zhuǎn)換器A之間、50/50光耦合器與偏振控制器之間、偏振控制器與F?P濾波器之間、F?P濾波器與光電轉(zhuǎn)換器B之間，均通過單模光纖連接成通路；所述光電轉(zhuǎn)換器A與I/V轉(zhuǎn)換放大器A之間、I/V轉(zhuǎn)換放大器A與主放大器A之間、主放大器A與數(shù)字采集卡之間、光電轉(zhuǎn)換器B與I/V轉(zhuǎn)換放大器B之間、光電轉(zhuǎn)換放大器B與主放大器B之間、主放大器B與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器之間、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與數(shù)字采集卡之間，均通過導(dǎo)線連接成通路；上位機(jī)通過電纜與數(shù)字采集卡相連通。
【專利說明】
一種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于精密儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定 裝置及標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光纖通訊系統(tǒng)中隨著波分復(fù)用技術(shù)(WDM)的發(fā)展，在增加傳輸信號(hào)帶寬的同時(shí)， 也使得傳輸信道的間隔越來越窄，為了避免各個(gè)信道之間的信號(hào)發(fā)生串?dāng)_，從而影響傳輸 信號(hào)的質(zhì)量，需要對(duì)信道內(nèi)傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，為了提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度，需要對(duì)進(jìn) 行監(jiān)測(cè)的儀器設(shè)備的波長(zhǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)?；诠饫w布拉格光柵反射峰的波長(zhǎng)移動(dòng)的光纖傳感 器，對(duì)波長(zhǎng)精度的要求也比較高，為了提高光纖傳感器的測(cè)量精度，需要對(duì)傳感器的波長(zhǎng)進(jìn) 行校準(zhǔn)?？烧{(diào)激光器的輸出波長(zhǎng)由于受到自身以及環(huán)境干擾，輸出的波長(zhǎng)與理論設(shè)定的波 長(zhǎng)可能存在差距，需要進(jìn)行波長(zhǎng)校準(zhǔn)提高可調(diào)激光器輸出波長(zhǎng)的準(zhǔn)確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對(duì)可調(diào)激光器的輸出波長(zhǎng)由于受到自身以及環(huán)境干擾，輸出的波長(zhǎng)與理 論設(shè)定的波長(zhǎng)可能存在差距，需要進(jìn)行波長(zhǎng)校準(zhǔn)提高可調(diào)激光器輸出波長(zhǎng)的準(zhǔn)確度，進(jìn)而 提供一種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0005] -種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定裝置，包括掃描光源、50/50光耦合器、HCN 氣室、光電轉(zhuǎn)換器A、I/V轉(zhuǎn)換放大器A、主放大器A、數(shù)字米集卡、上位機(jī)、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、主 放大器B、I/V轉(zhuǎn)換放大器B、光電轉(zhuǎn)換器B、F-P濾波器和偏振控制器；
[0006] 所述掃描光源與50/50光耦合器之間、50/50光耦合器與HCN氣室之間、HCN氣室與 光電轉(zhuǎn)換器A之間、50/50光親合器與偏振控制器之間、偏振控制器與F-P濾波器之間、F-P濾 波器與光電轉(zhuǎn)換器B之間，均通過單模光纖連接成通路；
[0007] 所述光電轉(zhuǎn)換器A與I/V轉(zhuǎn)換放大器A之間、I/V轉(zhuǎn)換放大器A與主放大器A之間、主 放大器A與數(shù)字采集卡之間、光電轉(zhuǎn)換器B與I/V轉(zhuǎn)換放大器B之間、光電轉(zhuǎn)換放大器B與主放 大器B之間、主放大器B與模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器之間、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與數(shù)字采集卡之間，均通過 導(dǎo)線連接成通路;上位機(jī)通過電纜與數(shù)字采集卡相連通。
[0008] -種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定方法，步驟如下：
[0009] 步驟(一）、用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定方法的數(shù)據(jù)采集過程，包括:掃描光 源發(fā)出的光的波長(zhǎng)位于1525nm~1565nm之間，掃描光源發(fā)出的光被50/50光親合器分成光 強(qiáng)相等的兩束光信號(hào)，其中一束光信號(hào)經(jīng)過HCN氣室，光信號(hào)在HCN氣室內(nèi)被氣體分子吸收， 被吸收之后的光信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器A轉(zhuǎn)換為電流，光電轉(zhuǎn)換器A(H)輸出的電流經(jīng)過I/V 轉(zhuǎn)換放大器A轉(zhuǎn)換為電壓，主放大器A對(duì)I/V轉(zhuǎn)換放大器A輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，通過調(diào) 節(jié)數(shù)字采集卡的采樣率對(duì)電壓放大的模擬信號(hào)進(jìn)行采集;另外一束光信號(hào)在進(jìn)入自由光譜 范圍Ipm的F-P濾波器進(jìn)行濾波之前先要經(jīng)過一個(gè)偏振控制器，偏振控制器對(duì)經(jīng)過F-P濾波 器的光信號(hào)的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使通過F-P濾波器濾波之后的輸出信號(hào)的光功率達(dá)到最大 值，經(jīng)過F-P濾波器濾波之后的光信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器B轉(zhuǎn)換為電流，通過I/V轉(zhuǎn)換放大器B 轉(zhuǎn)換為電壓，用主放大器B對(duì)I/V轉(zhuǎn)換放大器B轉(zhuǎn)換的電壓進(jìn)行放大，用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將放 大的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過主放大器B放大的模擬電壓信 號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，之后用數(shù)字采集卡對(duì)數(shù)字脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；以上兩路信號(hào)的處理過程是 同時(shí)進(jìn)行的，數(shù)字采集卡最終將采集的數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)；
[0010] 步驟(二）、用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定方法的數(shù)據(jù)處理過程，包括:對(duì)經(jīng)過 HCN氣室后采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，擬合出HCN氣體吸收譜 線的各個(gè)衰減峰，采用Voigt曲線對(duì)HCN氣體吸收譜線的各個(gè)衰減峰進(jìn)行擬合，對(duì)經(jīng)過F-P濾 波器后采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，F(xiàn)-P濾波器的自由光譜范圍為lpm，經(jīng)過F-P濾波器濾波之后信 號(hào)各個(gè)峰值的間隔為lpm，由于F-P的各個(gè)波峰的線寬比較窄，通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將模擬 信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，通過計(jì)數(shù)的方式查找各個(gè)峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間；已知上述兩路信號(hào)的 數(shù)據(jù)采集過程是同時(shí)進(jìn)行的，說明經(jīng)過上述兩路的信號(hào)波長(zhǎng)在時(shí)間上是一致的，通過在HCN 氣體吸收譜線相鄰兩個(gè)衰減峰之間插入F-P濾波之后的峰值譜線，找到與HCN氣體吸收譜線 的第一個(gè)衰減峰中心位置相鄰近的F-P濾波的峰值，將該HCN氣體吸收譜線衰減峰所對(duì)應(yīng)的 中心波長(zhǎng)賦值給鄰近的F-P濾波的峰值，已知該F-P濾波峰值所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)波長(zhǎng)值，之后的 F-P濾波峰值依次在該F-P濾波峰值的基礎(chǔ)上增加 Ipm的相對(duì)波長(zhǎng)，通過該方式可以將實(shí)時(shí) 波長(zhǎng)標(biāo)定的準(zhǔn)確度提高到± lpm。
[0011] 本發(fā)明的有益效果：
[0012] 1、采用HCN氣室和F-P濾波相結(jié)合的方式，在HCN氣室標(biāo)定的兩個(gè)相鄰的絕對(duì)波長(zhǎng) 之間插入間隔為Ipm的相對(duì)波長(zhǎng)，將波長(zhǎng)標(biāo)定的準(zhǔn)確度提高到± Ipm。
[0013] 2、在對(duì)F-P濾波之后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采集之前，采用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的方式，將模擬 信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)脈沖，通過采用計(jì)數(shù)的方式，確定F-P濾波之后各個(gè)峰值曲線對(duì)應(yīng)的采樣時(shí) 間，提高了 F-P濾波器標(biāo)定的實(shí)時(shí)相對(duì)波長(zhǎng)的準(zhǔn)確度。
【附圖說明】
[0014]圖1為一種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器工作原理圖。
[0016]圖3為一種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定方法的數(shù)據(jù)處理過程圖。
[0017] 圖4為歸一化后的HCN氣體吸收譜線標(biāo)準(zhǔn)譜線圖。
[0018] 圖5為一種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定方法的工作過程圖。
[0019]圖中的附圖標(biāo)記：11為掃描光源，12為50/50光耦合器，13為HCN氣室，14為光電轉(zhuǎn) 換器A，15為I/V轉(zhuǎn)換器A，16為主放大器A，17為數(shù)字采集卡，18為上位機(jī)，19為模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換 器，110為主放大器B，111為I/V轉(zhuǎn)換器B，112為光電轉(zhuǎn)換器B，113為F-P濾波器，114為偏振控 制器，21為經(jīng)F-P濾波之后的模擬信號(hào)，22為F-P濾波之后的模擬信號(hào)經(jīng)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸 出的數(shù)字脈沖信號(hào)，31為與HCN第一個(gè)衰減峰鄰近的F-P濾波峰值，32為HCN氣體吸收譜線相 鄰兩個(gè)衰減峰之間插入的F-P濾波峰值，33為擬合的HCN氣體吸收譜的相鄰兩個(gè)衰減峰。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為 前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
[0021] 如圖1所示，本實(shí)施例所涉及的一種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定裝置，包括 掃描光源（11)、50/50光耦合器（12)、耶1^氣室（13)、光電轉(zhuǎn)換器4(14)、1八轉(zhuǎn)換放大器八 (15)、主放大器A( 16)、數(shù)字采集卡（17)、上位機(jī)（18)、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（19)、主放大器B (110) 、I/V轉(zhuǎn)換放大器B(Ill)、光電轉(zhuǎn)換器B(112)、F-P濾波器(113)和偏振控制器(114); [0022] 所述掃描光源（11)與50/50光耦合器（12)之間、50/50光耦合器（12)與HCN氣室 (13)之間、HCN氣室（13)與光電轉(zhuǎn)換器A(H)之間、50/50光耦合器（12)與偏振控制器（114) 之間、偏振控制器（114)與F-P濾波器（113)之間、F-P濾波器（113)與光電轉(zhuǎn)換器B(112)之 間，均通過單模光纖連接成通路；
[0023] 所述光電轉(zhuǎn)換器A(H)與I/V轉(zhuǎn)換放大器A(15)之間、I/V轉(zhuǎn)換放大器A(15)與主放 大器A(16)之間、主放大器A(16)與數(shù)字采集卡（17)之間、光電轉(zhuǎn)換器B(112)與I/V轉(zhuǎn)換放大 器B(Ill)之間、光電轉(zhuǎn)換放大器B(Ill)與主放大器B(IlO)之間、主放大器B(IlO)與模擬數(shù) 字轉(zhuǎn)換器(19)之間、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(19)與數(shù)字采集卡(17)之間，均通過導(dǎo)線連接成通路；
[0024] 上位機(jī)(18)通過電纜與數(shù)字采集卡(17)相連通。
[0025] 如圖2~圖5所示，本實(shí)施例所涉及的一種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定方 法，步驟如下：
[0026] 步驟(一）、用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定方法的數(shù)據(jù)采集過程，包括:掃描光 源（11)發(fā)出的光的波長(zhǎng)位于1525nm~1565nm之間，掃描光源（11)以一定的掃描速率輸出連 續(xù)波長(zhǎng)的光，掃描光源（11)發(fā)出的光被50/50光親合器(12)分成光強(qiáng)相等的兩束光信號(hào)，其 中一束光信號(hào)經(jīng)過HCN氣室（13)，光信號(hào)在HCN氣室（13)內(nèi)被氣體分子吸收，被吸收之后的 光信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器A(H)轉(zhuǎn)換為電流，光電轉(zhuǎn)換器A(H)輸出的電流經(jīng)過I/V轉(zhuǎn)換放大 器A( 15)轉(zhuǎn)換為電壓，主放大器A( 16)主要是對(duì)I/V轉(zhuǎn)換放大器A( 15)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放 大，通過調(diào)節(jié)數(shù)字采集卡（17)的采樣率對(duì)電壓放大的模擬信號(hào)進(jìn)行采集。由于F-P濾波器 (113)是一個(gè)對(duì)偏振敏感的器件，另外一束光信號(hào)在進(jìn)入自由光譜范圍Ipm的F-P濾波器 (113)進(jìn)行濾波之前先要經(jīng)過一個(gè)偏振控制器（114)，偏振控制器（114)的主要功能是對(duì)經(jīng) 過F-P濾波器(113)的光信號(hào)的偏振態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使通過F-P濾波器(113)濾波之后的輸出信 號(hào)的光功率達(dá)到最大值，經(jīng)過F-P濾波器(113)濾波之后的光信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器B(112)轉(zhuǎn) 換為電流，通過I/V轉(zhuǎn)換放大器B(Ill)轉(zhuǎn)換為電壓，用主放大器B(IlO)對(duì)I/V轉(zhuǎn)換放大器B (111) 轉(zhuǎn)換的電壓進(jìn)行放大，用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（19)將放大的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈 沖，具體的轉(zhuǎn)換過程如圖2所示，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（19)的主要功能是將經(jīng)過主放大器B(IlO) 放大的模擬電壓信號(hào)(21)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖(22 )，之后用數(shù)字采集卡（17)對(duì)數(shù)字脈沖(22)進(jìn) 行計(jì)數(shù)。以上兩路信號(hào)的處理過程是同時(shí)進(jìn)行的，數(shù)字采集卡最終將采集的數(shù)據(jù)傳輸給上 位機(jī)(18)。
[0027] 步驟(二）、用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定方法的數(shù)據(jù)處理過程，其包括:對(duì)經(jīng) 過HCN氣室后采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)HCN氣室的功能可知，HCN氣體分子只對(duì)特定波長(zhǎng)的 光信號(hào)能量進(jìn)行吸收，并且不同波長(zhǎng)位置光功率衰減的程度不同，圖4給出經(jīng)過HCN氣室后， 光功率下降的波長(zhǎng)位置以及歸一化后的下降程度，圖中將氣體吸收之后的各個(gè)衰減峰進(jìn)行 了編號(hào)，并且分為R和P兩個(gè)部分，各個(gè)衰減峰中心所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)可以通過查表1獲得，
[0030]根據(jù)HCN氣室的該功能，首先需要對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，擬合出HCN氣體吸 收譜線的各個(gè)衰減峰，采用Voigt曲線對(duì)HCN氣體吸收譜線的各個(gè)衰減峰進(jìn)行擬合，將擬合 之后的衰減峰與圖4中的氣體吸收譜線進(jìn)行對(duì)比，找到相應(yīng)衰減峰所對(duì)應(yīng)的編號(hào)，通過查表 1即可知道該衰減峰中心所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，通過查找衰減峰中心所對(duì)應(yīng)的采樣點(diǎn)，根據(jù)采樣率 可知該采樣點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的采樣時(shí)間，已知衰減峰中心所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)和采樣時(shí)間，即可實(shí)現(xiàn)對(duì) 掃描光源（11)進(jìn)行實(shí)時(shí)標(biāo)定。對(duì)經(jīng)過F-P濾波器后采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，F(xiàn)-P濾波器的自由 光譜范圍為lpm，經(jīng)過F-P濾波器濾波之后信號(hào)各個(gè)峰值的間隔為lpm，由于F-P的各個(gè)波峰 的線寬比較窄，可以通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，通過計(jì)數(shù)的方式查 找各個(gè)峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。已知上述兩路信號(hào)的數(shù)據(jù)采集過程是同時(shí)進(jìn)行的，說明經(jīng)過上 述兩路的信號(hào)波長(zhǎng)在時(shí)間上是一致的，通過在HCN氣體吸收譜線相鄰兩個(gè)衰減峰(33)之間 插入F-P濾波之后的峰值譜線(32)，找到與HCN氣體吸收譜線的第一個(gè)衰減峰中心位置相鄰 近的F-P濾波的峰值，將該HCN氣體吸收譜線衰減峰所對(duì)應(yīng)的中心波長(zhǎng)賦值給鄰近的F-P濾 波的峰值，已知該F-P濾波峰值所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)波長(zhǎng)值，之后的F-P濾波峰值依次在該F-P濾波 峰值的基礎(chǔ)上增加 Ipm的相對(duì)波長(zhǎng)，通過該方式可以將實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定的準(zhǔn)確度提高到± lpm。用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定裝置的工作過程如圖5所示，通過HCN氣室和F-P濾 波相結(jié)合的方式，可以得到間隔為Ipm的實(shí)時(shí)絕對(duì)波長(zhǎng)值，通過將得到的時(shí)間和波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng) 的各個(gè)點(diǎn)繪制到以時(shí)間為橫坐標(biāo)，絕對(duì)波長(zhǎng)為縱坐標(biāo)的平面坐標(biāo)系中，用折線將圖中的各 個(gè)點(diǎn)連接起來，具體過程如圖5所示，從圖中可以看出掃描光源（11)輸出的實(shí)時(shí)絕對(duì)波長(zhǎng) 值。
[0031]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，這些【具體實(shí)施方式】都是基于本發(fā)明 整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域 的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定裝置，包括掃描光源（11)、50/50光耦合器 (12)、HCN氣室（13)、光電轉(zhuǎn)換器A(14)、I/V轉(zhuǎn)換放大器A(15)、主放大器A(16)、數(shù)字采集卡 (17)、上位機(jī)（18)、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（19)、主放大器B(IlO)、I/V轉(zhuǎn)換放大器B(Ill)、光電轉(zhuǎn) 換器B (112 )、F-P濾波器(113)和偏振控制器(114);其特征在于， 所述掃描光源（I 1)與50/50光耦合器（12)之間、50/50光耦合器（12)與HCN氣室（13)之 間、HCN氣室（13)與光電轉(zhuǎn)換器A (14)之間、50/50光耦合器（12)與偏振控制器（114)之間、偏 振控制器（114)與F-P濾波器（113)之間、F-P濾波器（113)與光電轉(zhuǎn)換器B(112)之間，均通過 單模光纖連接成通路； 所述光電轉(zhuǎn)換器A(H)與I/V轉(zhuǎn)換放大器A(15)之間、I/V轉(zhuǎn)換放大器A(15)與主放大器A (16)之間、主放大器A(16)與數(shù)字采集卡（17)之間、光電轉(zhuǎn)換器B(112)與I/V轉(zhuǎn)換放大器B (111)之間、光電轉(zhuǎn)換放大器B (111)與主放大器B (110)之間、主放大器B (110)與模擬數(shù)字轉(zhuǎn) 換器(19)之間、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(19)與數(shù)字采集卡(17)之間，均通過導(dǎo)線連接成通路； 上位機(jī)(18)通過電纜與數(shù)字采集卡（17)相連通。2. -種使用權(quán)利要求1的用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定裝置的標(biāo)定方法，其特征 在于， 步驟（一）、用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定方法的數(shù)據(jù)采集過程，包括：掃描光源 (11) 發(fā)出的光的波長(zhǎng)位于1525nm~1565nm之間，掃描光源（11)發(fā)出的光被50/50光親合器 (12) 分成光強(qiáng)相等的兩束光信號(hào)，其中一束光信號(hào)經(jīng)過HCN氣室（13)，光信號(hào)在HCN氣室 (13) 內(nèi)被氣體分子吸收，被吸收之后的光信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器A(H)轉(zhuǎn)換為電流，光電轉(zhuǎn)換 器A (14)輸出的電流經(jīng)過I /V轉(zhuǎn)換放大器A (15)轉(zhuǎn)換為電壓，主放大器A (16)對(duì)I /V轉(zhuǎn)換放大 器A(15)輸出的電壓信號(hào)進(jìn)行放大，通過調(diào)節(jié)數(shù)字采集卡（17)的采樣率對(duì)電壓放大的模擬 信號(hào)進(jìn)行采集;另外一束光信號(hào)在進(jìn)入自由光譜范圍Ipm的F-P濾波器（113)進(jìn)行濾波之前 先要經(jīng)過一個(gè)偏振控制器(114)，偏振控制器(114)對(duì)經(jīng)過F-P濾波器(113)的光信號(hào)的偏振 態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使通過F-P濾波器(113)濾波之后的輸出信號(hào)的光功率達(dá)到最大值，經(jīng)過F-P濾 波器（113)濾波之后的光信號(hào)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器B(112)轉(zhuǎn)換為電流，通過I/V轉(zhuǎn)換放大器B (111)轉(zhuǎn)換為電壓，用主放大器B(IlO)對(duì)I/V轉(zhuǎn)換放大器B(Ill)轉(zhuǎn)換的電壓進(jìn)行放大，用模 擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(19)將放大的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（19)將經(jīng)過主 放大器B(IlO)放大的模擬電壓信號(hào)(21)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖(22)，之后用數(shù)字采集卡（17)對(duì)數(shù) 字脈沖（22)進(jìn)行計(jì)數(shù)；以上兩路信號(hào)的處理過程是同時(shí)進(jìn)行的，數(shù)字采集卡最終將采集的 數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)(18); 步驟(二）、用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定方法的數(shù)據(jù)處理過程，包括:對(duì)經(jīng)過HCN 氣室后采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，首先對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合處理，擬合出HCN氣體吸收譜線的 各個(gè)衰減峰，采用Voigt曲線對(duì)HCN氣體吸收譜線的各個(gè)衰減峰進(jìn)行擬合，對(duì)經(jīng)過F-P濾波器 后采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，F(xiàn)-P濾波器的自由光譜范圍為lpm，經(jīng)過F-P濾波器濾波之后信號(hào)各 個(gè)峰值的間隔為lpm，由于F-P的各個(gè)波峰的線寬比較窄，通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖，通過計(jì)數(shù)的方式查找各個(gè)峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間；已知上述兩路信號(hào)的數(shù)據(jù) 采集過程是同時(shí)進(jìn)行的，說明經(jīng)過上述兩路的信號(hào)波長(zhǎng)在時(shí)間上是一致的，通過在HCN氣體 吸收譜線相鄰兩個(gè)衰減峰(33)之間插入F-P濾波之后的峰值譜線(32 )，找到與HCN氣體吸收 譜線的第一個(gè)衰減峰中心位置相鄰近的F-P濾波的峰值，將該HCN氣體吸收譜線衰減峰所對(duì) 應(yīng)的中心波長(zhǎng)賦值給鄰近的F-P濾波的峰值，已知該F-P濾波峰值所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)波長(zhǎng)值，之 后的F-P濾波峰值依次在該F-P濾波峰值的基礎(chǔ)上增加 Ipm的相對(duì)波長(zhǎng)，通過該方式可以將 實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定的準(zhǔn)確度提高到± lpm。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于波長(zhǎng)掃描系統(tǒng)的實(shí)時(shí)波長(zhǎng)標(biāo)定方法，其特征在于，用步驟 (一）中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（19)將模擬信號(hào)（21)轉(zhuǎn)換為數(shù)字脈沖（22);取F-P濾波峰值中間 位置所對(duì)應(yīng)的電壓為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)數(shù)字采集的電壓低于該電壓時(shí)，電平設(shè)置為〇,高于該電壓時(shí)， 電平設(shè)置為1。
【文檔編號(hào)】G01J9/00GK105890779SQ201610415819
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】崔繼文, 姜雪林, 馮昆鵬, 黨竑, 趙士元, 譚久彬
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)