專利名稱：一種可同時測量功率和波長的光電測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電測量裝置，尤其是涉及一種可同時測量功率和波長的光電測
量裝置。
背景技術(shù)：
光功率計一種常用的光電測量裝置，在光纖通信網(wǎng)、廣電網(wǎng)施工和運(yùn)維中有著廣泛的應(yīng)用。光功率計的測量原理為光信號照射在光電探測器上，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號， 通過電壓幅度的測量反推得到光功率值。對于光纖通信網(wǎng)以及廣電網(wǎng)，為充分利用光纖線路資源，在一個光纖上常有多個波長的光信號在傳輸。比如，波分復(fù)用WDM網(wǎng)絡(luò)上可能有十幾個波長的激光同時傳輸；又如，光纖到戶網(wǎng)絡(luò)中使用1310nm、1490nm和1550nm三個波長在同一條光纖上同時傳輸不同的信息(使用下行1490nm和上行1310nm波長傳送數(shù)據(jù)和語音，使用1550nm傳送視頻)。而對于傳送到用戶的具體的光信號的功率的測量，由于光電探測器的光電轉(zhuǎn)換效率與波長相關(guān)，為獲得準(zhǔn)確的光功率值，則需要預(yù)先知道入射光的波長。 因此，光功率計上均有一個選擇波長的按鈕，通過該按鈕切換測試波長(1310nm、1490nm、 1550nm和1625nm)，轉(zhuǎn)換為對應(yīng)波長的功率值。但如果待測光信號的波長未知或者用戶波長選擇不當(dāng)，則會造成測量偏差。傳統(tǒng)的波長測量多采用光柵分光的方法，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大，無法集成到小型的測試儀表中。ILX Lightwave公司提供一種可同時實(shí)現(xiàn)功率和波長測量的臺式儀表，其原理為入射光經(jīng)半透鏡后，功率一分為二，其中一路光信號直接到探測器轉(zhuǎn)換為電信號，另一路光信號經(jīng)顏色濾光片后到達(dá)探測器并轉(zhuǎn)換為電信號，利用這兩路電信號的比值實(shí)現(xiàn)波長測量。由于入射光信號需要先后經(jīng)過半透鏡和顏色濾光片，損耗大，不利于信號探測，功率和波長的測量精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的可同時測量功率和波長的光電測量裝置。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種可同時測量功率和波長的光電測量裝置，包括適配器和信號處理電路，所述的適配器后設(shè)置有分光片、第一光電探測器和第二光電探測器，所述的第一光電探測器和所述的第二光電探測器與所述的信號處理電路相連，所述的分光片的透射率隨波長單調(diào)變化，所述的第一光電探測器和所述的第二光電探測器具有相同的光電轉(zhuǎn)換效率，所述的分光片的法線與所述的適配器出射的待測光的夾角為30 50°，入射到所述的分光片上的待測光經(jīng)所述的分光片分光后的透射光進(jìn)入所述的第一光電探測器，分光后的反射光進(jìn)入所述的第二光電探測器。所述的分光片的工作波段為SOOnm 1700nm，在該波段范圍內(nèi)，所述的分光片的透射率隨波長單調(diào)變化。所述的分光片為ZnS或者GaAs窗口片或光學(xué)濾光片。
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所述的適配器為光通信上常用的FC型適配器、ST型適配器、LC型適配器和SC型適配器中的任意一種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于利用一種透射率隨波長單調(diào)變化的分光片將入射光一分為二，透射光和反射光分別進(jìn)入第一光電探測器和第二光電探測器，而第一光電探測器和又第二光電探測器具有相同的光電轉(zhuǎn)換效率，根據(jù)第一光電探測器和第二光電探測器的電信號的比值可以方便地確定待測光的波長值，根據(jù)確定的波長值以及第一光電探測器或者第二光電探測器的電信號又可以方便地計算出待測光的功率值。分光片既起到分束的作用，又起到濾波的作用于，同時實(shí)現(xiàn)待測光的功率和波長測量，整個光路的功率損耗低，可以實(shí)現(xiàn)更高的功率和波長測量精度，并且裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成本低，尤其適合在光纖通信網(wǎng)和廣電網(wǎng)中廣泛應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明用作分光片的一種窗口片的透射譜；圖3為本發(fā)明用作分光片的一種光學(xué)濾光片的透射譜。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1如圖1所示，一種可同時測量功率和波長的光電測量裝置，包括適配器1、分光片 2、第一光電探測器3、第二光電探測器4和信號處理電路5，分光片2為ZnS s窗口片，尺寸為1. 4mm* 1. 4mm* 1. 0mm，分光片2的工作波段從可見光一直到遠(yuǎn)紅外，覆蓋我們所需的工作波段SOOnm 1700nm，在該波段范圍內(nèi)，分光片2的透射率Τ(λ)隨波長單調(diào)變化，如圖2 所示。從圖2可知，在800nm處的透射率為11%，在1700nm處的透射率為35%，透射率隨波長的變化率較低，但可識別常見的信號波長。待測光Sl經(jīng)適配器1入射到分光片2上，分光片2的透射光S2進(jìn)入第一光電探測器3，分光片2的反射光S3進(jìn)入第二光電探測器4。 第一光電探測器3和第二光電探測器4具有相同的光電轉(zhuǎn)換效率η ( λ )，為日本濱松公司的G8370-03型的InGaAs PIN。為了有效分開分光片2的透射光S2和反射光S3以及入射光Si，分光片2的法線與適配器1出射的待測光Sl的夾角為45°，適配器為FC型適配器。第一光電探測器3和第二光電探測器4與信號處理電路5相連，信號處理電路5 給第一光電探測器3和第二光電探測器4提供驅(qū)動電壓和電信號放大，并用于采集第一光電探測器3和第二光電探測器4的電信號，并計算出待測光Sl的功率和波長值。本實(shí)施例中，GaAs膜片在850nm和1625nm處的透射率分別為15 %和31 %，此時第一光電探測器3 和第二光電探測器4的電信號比值分別為0. 176和0. 449 (該比值可通過標(biāo)準(zhǔn)波長的激光校準(zhǔn))，因此非常容易識別這兩個波長。根據(jù)InGaAs光電二極管的光譜響應(yīng)特性，850nm和 1625nm的響應(yīng)度分別為0. 15A/W和0. 92A/W(該數(shù)值可通過標(biāo)準(zhǔn)波長和功率的激光校準(zhǔn))， 根據(jù)第一光電探測器3和第二光電探測器4的電信號，可計算得到入射光功率。具體的波長和功率的計算方法為第一光電探測器3和第二光電探測器4分別接收分光片2的透射光S2的光功率P1 = PtlT ( λ )和反射光S3的光功率P2 = P。(1_Τ (λ)),
4P0為待測光Si的光功率；信號處理電路5采集第一光電探測器3的電信號V1 = η(λ) Ρ。τ( λ)和第二光電探測器4的電信號V2= η(λ)Ρ。(1-Τ(λ))，其中η (λ)為第一光電探測器3和第二光電探測器4的光電轉(zhuǎn)換效率，與待測光的波長有關(guān)。 根據(jù)第一光電探測器3和第二光電探測器4的電信號的比值$，可以確定待測光
的波長值入
V1 τμ),,、 ⑴由于分光片2的透射率Τ(λ )在整個工作波段范圍內(nèi)單調(diào)變化，并且為已知量，因此可以方便地計算確定待測光的波長值入。待測光Sl的波長λ確定后，根據(jù)光電探測器的光電轉(zhuǎn)換效率η (λ)，可方便地計
算出待測光的功率值
V1V2V1 +V2…P0=-!^ =————r =———_⑵。
η(λ) (λ) η(λ)(λ- (λ)) η(λ)實(shí)施例2本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施1相同，區(qū)別在分光片2選用光學(xué)濾光片。該分光片2采用光學(xué)鍍膜的方式實(shí)現(xiàn)，可通過優(yōu)化膜層厚度和層數(shù)實(shí)現(xiàn)隨波長單調(diào)變化的透射譜。本實(shí)施例采用加拿大Iridian公司的線性變化濾光片LTF081，尺寸為1. 5mm* 1. 5mm* 1. 0mm，工作波段從1520nm 1620nm，最大透射率為90% @1520nm，最小透射率10% @1620nm，波段范圍內(nèi)透射率隨波長線性減小，透射率變化率為0.8%/nm，可分辨率出小于0. 2nm的波長變化， 適合密集波分復(fù)用DWDM光纖通信網(wǎng)絡(luò)的信號波長探測(信號波長間隔約0. 8nm)。
權(quán)利要求
1.一種可同時測量功率和波長的光電測量裝置，包括適配器和信號處理電路，其特征在于所述的適配器后設(shè)置有分光片、第一光電探測器和第二光電探測器，所述的第一光電探測器和所述的第二光電探測器與所述的信號處理電路相連，所述的分光片的透射率隨波長單調(diào)變化，所述的第一光電探測器和所述的第二光電探測器具有相同的光電轉(zhuǎn)換效率， 所述的分光片的法線與所述的適配器出射的待測光的夾角為30 50°，入射到所述的分光片上的待測光經(jīng)所述的分光片分光后的透射光進(jìn)入所述的第一光電探測器，分光后的反射光進(jìn)入所述的第二光電探測器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種可同時測量功率和波長的光電測量裝置，其特征在于所述的分光片的工作波段為SOOnm 1700nm，在該波段范圍內(nèi)，所述的分光片的透射率隨波長單調(diào)變化。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種可同時測量功率和波長的光電測量裝置，其特征在于所述的分光片為ZnS或者GaAs窗口片或透射率隨波長單調(diào)變化的光學(xué)濾光片。
4.如權(quán)利要求1所述的一種可同時測量功率和波長的光電測量裝置，其特征在于所述的適配器為光通信上常用的FC型適配器、ST型適配器、LC型適配器和SC型適配器中的任意一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可同時測量功率和波長的光電測量裝置，包括適配器和信號處理電路，特點(diǎn)是適配器后設(shè)置有分光片、第一光電探測器和第二光電探測器，第一光電探測器和第二光電探測器與信號處理電路相連，分光片的透射率隨波長單調(diào)變化，第一光電探測器和第二光電探測器具有相同的光電轉(zhuǎn)換效率，分光片的法線與適配器出射的待測光的夾角為30～50°，入射到分光片上的待測光經(jīng)分光片分光后的透射光進(jìn)入第一光電探測器，分光后的反射光進(jìn)入第二光電探測器，優(yōu)點(diǎn)在于利用透射率隨波長單調(diào)變化的分光片使透射光和反射光分別進(jìn)入兩個具有相同的光電轉(zhuǎn)換效率的光電探測器，根據(jù)兩個光電探測器的電信號的比值確定待測光的波長值并計算出功率值。
文檔編號G01J1/04GK102243102SQ20111010363
公開日2011年11月16日 申請日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者劉航杰, 戴世勛, 李林克, 李浩泉, 虞凌宏 申請人:寧波諾馳光電科技發(fā)展有限公司