全光纤光谱测量方法

摘要

本发明是一种干涉式全光纤光谱测量方法。采用了一种与传统迈克尔逊干涉仪不同的干涉光路，通过光在相同传输光路中的顺时针、反时针传输，形成干涉。振动系统产生干涉光路的光程差，形成干涉信号的调制相位差，通过不同光波长在相同光程差条件下形成的不同干涉相位，通过对不同光谱分量的干涉信号叠加，形成最终的干涉信号。系统中全光纤干涉装置由三只2×2光纤耦合器组成，激光经过耦合器分光、差频干涉后，产生稳定的干涉条纹，经探测器光电转换后，分析干涉曲线，反演出光源光谱。与透镜等分离光学器件构造干涉光路测量光谱的方法不同，本发明的干涉光路免调，系统结构简单。本发明的全光纤光谱测量方法，数据处理方便，测量精度高。

主权项

1、全光纤光谱测量方法，主要由被测光源的激光器、全光纤干涉装置、振动源和数据处理几部分组成，其特征是稳定的光源发出的激光经过干涉系统传输至振动器前的反射镜，携有振动信息的光再次进入干涉系统，相同光程差对不同波长形成不同的干涉相位，干涉信号被光电探测器接收，经数据处理反演出被测光源的光谱特性，具体方法是：设光谱λ_i对应的振幅为A_i(λ_i)，光谱分布以中心波长λ₀对称分布，λ_i与λ₀的差值Δλ_i为Δλ_i＝λ_i-λ₀，根据对称分布特性，A(λ₀+Δλ)＝A(λ₀-Δλ)。如果干涉系统形成的光程差为ΔL，对应于λ₀的光谱形成的相位弧度为该等式非常重要，因为在以后的讨论中可以看出，不同波长光谱形成的干涉相位差与₀密切相干，为了全面获取光谱信息，希望不同光谱产生的相位差能够准确反映在干涉信号中，设被测激光器的谱宽为w₀，设δ＝w₀/N(N为整数)，Δλ_i＝iδ(i＝0，±1，±2.........±N........)，与中心波长相差Δλ的光谱对应的相位弧度差Δ为：波长为λ₀+Δλ_i的光谱对应的干涉信号I_i(t)可表现为：考虑整个光谱范围内的合成干涉信号I(t)，有下式成立： $I\left(t\right)=\underset{i}{\Sigma }{I}_i\left(t\right)---\left(3\right)$利用光谱关于中心波长的对称性，考虑到(2)和(4)式，(3)式中i的取值范围可由原来的负整数转变为从0开始的整数取值，即有上式中，M为i的最大正值，