一種掃描光源波長范圍鎖定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電領(lǐng)域，特別涉及一種掃描光源波長范圍鎖定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，掃描光纖激光器廣泛應(yīng)用于光纖光柵傳感及光學(xué)斷層掃描系統(tǒng)，通常采用光放大器(如摻餌光纖放大器(EDFA)或半導(dǎo)體光放大器(SOA))作為增益介質(zhì)，以可調(diào)諧法布里-波洛(FP)濾波器或微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)濾波器為選頻器，利用光反射鏡或光纖環(huán)形成諧振腔，從而實現(xiàn)波長可調(diào)諧的激光輸出。由于可調(diào)諧FP濾波器或MEMS濾波器的中心波長會隨環(huán)境溫度、濕度、驅(qū)動電壓漂移及器件老化而發(fā)生漂移，為了完整覆蓋目標(biāo)波長范圍，可調(diào)諧FP濾波器或MEMS濾波器的波長掃描范圍往往要遠(yuǎn)大于目標(biāo)波長范圍，造成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到大量的無用冗余數(shù)據(jù)，不僅大大增加信號處理系統(tǒng)的運(yùn)算壓力，還會降低整個測量系統(tǒng)的掃描速度。
[0003]申請?zhí)枮?01210116275.2的“基于波長反饋的定點(diǎn)掃描光纖激光器”發(fā)明專利公開了一種利用寬帶帶通濾波器的定點(diǎn)掃描光纖激光器方案，掃描激光器輸出光經(jīng)由寬帶帶通濾波器后，分出5%的光信號進(jìn)行光電檢測；利用光電檢測信號的上升沿和下降沿鎖定掃描激光器的波長掃描范圍，從而在C波段(1525nm?1565nm)實現(xiàn)波長定點(diǎn)掃描。由于光纖光柵傳感系統(tǒng)往往需要40nm甚至SOnm以上的波長覆蓋范圍，而相應(yīng)的寬帶帶通濾波器由于通帶寬度大，很難實現(xiàn)通帶內(nèi)較低的插入損耗、較好的平坦度，通帶外較高的隔離度以及較窄的過渡帶，濾波器設(shè)計難度大，制作工藝復(fù)雜，應(yīng)用成本高，造成使用不便；此外，光學(xué)斷層掃描應(yīng)用所需的波長范圍通常在O波段(1260nm?1360nm)，該發(fā)明顯然對此無能為力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述存在設(shè)計難度大、制作工藝復(fù)雜、成本較高、使用不便的缺陷，提供一種設(shè)計簡單、制作簡單、降低成本、使用方便靈活的掃描光源波長范圍鎖定裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種掃描光源波長范圍鎖定裝置，包括掃描光源、第一窄帶濾波器、第二窄帶濾波器、第一光電探測器、第二光電探測器和控制單元；所述掃描光源的輸出端與所述第一窄帶濾波器的輸入端連接，所述第一窄帶濾波器的透射輸出端與所述第二窄帶濾波器的輸入端連接，所述第一窄帶濾波器的反射輸出端與所述第一光電探測器的輸入端連接，所述第二窄帶濾波器的反射輸出端與所述第二光電探測器的輸入端連接，所述第二窄帶濾波器的透射輸出端輸出激光掃描信號，所述控制單元的輸入端分別與所述第一光電探測器的輸出端和所述第二光電探測器的輸出端連接，輸出端與掃描光源驅(qū)動信號輸入端連接，當(dāng)所述控制單元檢測到所述第一光電探測器和第二光電探測器的輸出電平變化時，通過改變所述掃描光源驅(qū)動信號的變化方向?qū)崿F(xiàn)在預(yù)設(shè)的波長范圍內(nèi)進(jìn)行掃描。
[0006]在本發(fā)明所述的掃描光源波長范圍鎖定裝置中，通過改變所述掃描光源的驅(qū)動電壓、驅(qū)動電流或工作溫度實現(xiàn)波長掃描。
[0007]在本發(fā)明所述的掃描光源波長范圍鎖定裝置中，所述第一窄帶濾波器和第二窄帶濾波器均為窄帶反射型器件，所述第一窄帶濾波器的發(fā)射波長對應(yīng)所述預(yù)設(shè)的波長范圍的最小值，所述第二窄帶濾波器的反射波長對應(yīng)所述預(yù)設(shè)的波長范圍的最大值。
[0008]在本發(fā)明所述的掃描光源波長范圍鎖定裝置中，所述第一光電探測器包括第一光電二極管和第一運(yùn)算放大器，所述第二光電探測器包括第二光電二極管和第二運(yùn)算放大器，所述第一光電二極管的輸入端與所述第一窄帶濾波器的反射輸出端，所述第一光電二極管的輸出端與所述第一運(yùn)算放大器的輸入端連接，所述第二光電二極管的輸入端與所述第二窄帶濾波器的反射輸出端連接，所述第二光電二極管的輸出端與所述第二運(yùn)算放大器的輸入端連接，所述第一運(yùn)算放大器的輸出端和所述第二運(yùn)算放大器的輸出端均與所述控制單元的輸入端連接。
[0009]在本發(fā)明所述的掃描光源波長范圍鎖定裝置中，所述控制單元包括依次連接的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器、CPU、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器和第三運(yùn)算放大器，所述模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入端分別與所述第一運(yùn)算放大器的輸出端和第二運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第三運(yùn)算放大器的輸出端與所述掃描光源驅(qū)動信號輸入端連接。
[0010]在本發(fā)明所述的掃描光源波長范圍鎖定裝置中，所述第一窄帶濾波器采用具有波長選擇作用的光纖光柵或者采用光通信系統(tǒng)使用的密集波分復(fù)用器，所述第二窄帶濾波器采用具有波長選擇作用的光纖光柵或者采用光通信系統(tǒng)使用的密集波分復(fù)用器。
[0011]在本發(fā)明所述的掃描光源波長范圍鎖定裝置中，通過選擇不同波段的所述掃描光源以及與其波長匹配的所述第一窄帶濾波器和第二窄帶濾波器，實現(xiàn)不同波長范圍的掃描激光輸出。
[0012]在本發(fā)明所述的掃描光源波長范圍鎖定裝置中，所述不同波段為O波段、E波段、S波段、C波段、L波段、U波段或者相鄰兩個或幾個波段的疊加。
[0013]在本發(fā)明所述的掃描光源波長范圍鎖定裝置中，所述第一窄帶濾波器、第二窄帶濾波器、第一光電探測器、第二光電探測器和控制單元均設(shè)置在所述掃描光源的外部。
[0014]實施本發(fā)明的掃描光源波長范圍鎖定裝置，具有以下有益效果:由于使用掃描光源、第一窄帶濾波器、第二窄帶濾波器、第一光電探測器、第二光電探測器和控制單元；當(dāng)所述控制單元檢測到所述第一光電探測器和第二光電探測器輸出電平的變化時，通過改變掃描光源的波長驅(qū)動信號的變化方向?qū)崿F(xiàn)在預(yù)設(shè)的波長范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，從而精確實現(xiàn)在兩個波長點(diǎn)之間的往復(fù)掃描。當(dāng)掃描光源的波長范圍需要改變時，只需更換第一窄帶濾波器或/和第二窄帶濾波器即可；第一窄帶濾波器、第二窄帶濾波器、第一光電探測器和第二光電探測器均可采用光通信系統(tǒng)中的常規(guī)器件，其成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活、方便，所以其設(shè)計簡單、制作工藝簡單、降低成本、使用方便靈活。
【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中掃描光源波長實際掃描范圍與可用波長范圍的對比示意圖；
[0017]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中基于寬帶帶通濾波器的定點(diǎn)掃描光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明掃描光源波長范圍鎖定裝置一個實施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為所述實施例中掃描光源波長范圍鎖定裝置在C+L波段的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖5為所述實施例中第一光電探測器輸出信號、第二光電探測器輸出信號、掃描光源驅(qū)動信號以及掃描光源輸出波長的時序示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0022]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中掃描光源波長實際掃描范圍與可用波長范圍的對比示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中基于寬帶帶通濾波器的定點(diǎn)掃描光纖激光器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]在本發(fā)明掃描光源波長范圍鎖定裝置實施例中，其掃描光源波長范圍鎖定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。圖3中，該掃描光源波長范圍鎖定裝置包括掃描光源1、第一窄帶濾波器2、第二窄帶濾波器3、第一光電探測器4、第二光電探測器5和控制單元6 ;掃描光源I的輸出端與第一窄帶濾波器2的輸入端連接，第一窄帶濾波器I的透射輸出端與第二窄帶濾波器3的輸入端連接，第一窄帶濾波器I的反射輸出端與第一光電探測器4的輸入端連接，第二窄帶濾波器3的反射輸出端與第二光電探測器5的輸入端連接，第二窄帶濾波器3的透射輸出端作為整個掃描光源的輸出端，第二窄帶濾波器3的透射輸出端輸出激光掃描信號，控制單元6的輸入端分別與第一光電探測器4的輸出端和第二光電探測器5的輸出端連接，控制單元6的輸出端與掃描光源驅(qū)動信號輸入端連接，當(dāng)控制單元6檢測到第一光電探測器4和第二光電探測器5的輸出電平變化時，通過改變掃描光源驅(qū)動信號的變化方向，實現(xiàn)在預(yù)設(shè)的波長范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，從而精確實現(xiàn)在兩個波長點(diǎn)之間的往復(fù)掃描。也就是控制單元6通過檢測第一光電探測器4和第二光電探測器5輸出信號的變化，改變掃描光源驅(qū)動信號的變化方向，實現(xiàn)對掃描光源波長范圍的鎖定。
[0024]本實施例中，控制單元6首先正向增大掃描光源I的輸出波長，當(dāng)檢測到第二光電探測器5的輸出信號電平由低到高變化時，改變掃描光源驅(qū)動信號的變化方向，減小掃描光源I的輸出波長；當(dāng)檢測到第一光電探測器4的輸出信號電平由低到高變化時，再次改變掃描光源驅(qū)動信號的變化方向，增大掃描光源I的輸出波長，依此往復(fù)掃描。當(dāng)掃描光源I的波長范圍需要改變時，只需更換第一窄帶濾波器2或/和第二窄帶濾波器3即可；第一窄帶濾波器2、第二窄帶濾波器3、第一光電探測器4和第二光電探測器5均可采用光通信系統(tǒng)中的常規(guī)器件，其成本低廉，結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活、方便，所以其設(shè)計簡單、制作簡單、降低成本、使用方便靈活。
[0025]本實施例中，第一窄帶濾波器2、第二窄帶濾波器3、第一光電探測器4、第二光電探測器5和控制單元6均設(shè)置在掃描光源I的外部。本實施例中，通過改變掃描光源I的驅(qū)動電壓、驅(qū)動電流或工作溫度實現(xiàn)波長掃描。其操作靈活方便。
[0026]本實施例中，第一窄帶濾波器2和第二窄帶濾波器3均為窄帶反射型器件，第一窄帶濾波器2和第二窄帶濾波器3輸入光中的絕大部分波長通過其透射輸出端輸出，第一窄帶濾波器2的發(fā)射波長對應(yīng)上述預(yù)設(shè)的波長范圍的最小值，第二窄帶濾波器3的反射波長對應(yīng)上述預(yù)設(shè)的波長范圍的最大值。第一窄帶濾波器2和