專利名稱：光譜儀多波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光譜儀多波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，尤其是指一種采用標(biāo)準(zhǔn)件Gas cell的光譜吸收位置作為參考，對(duì)光譜儀進(jìn)行多個(gè)波長(zhǎng)的校準(zhǔn)的系統(tǒng)，具有成本低、校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)單、校準(zhǔn)速度較快以及校準(zhǔn)精度高等優(yōu)點(diǎn)，大幅度提高通信、儀器等產(chǎn)業(yè)測(cè)試和校準(zhǔn)光譜儀的速度，適用于大型企業(yè)對(duì)生產(chǎn)線上批量光譜儀器設(shè)備的校準(zhǔn)，對(duì)依靠光譜儀生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性也有很大的影響。
背景技術(shù)：
目前，通信、儀器、測(cè)試等領(lǐng)域中越來(lái)越多的產(chǎn)品內(nèi)部都包含有光學(xué)元件，特別是使用在一定光譜范圍下的光學(xué)元件，都需要使用光譜儀進(jìn)行測(cè)試。而光譜儀的精度尤其是波長(zhǎng)精度不僅直接影響光學(xué)元件的使用性能，而且對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性及壽命也至關(guān)重 要?，F(xiàn)在較為成熟的用于校準(zhǔn)光譜儀的方法主要有利用汞燈特征譜線或者激光器等來(lái)校準(zhǔn)，這些方法的測(cè)試分辨率及測(cè)量精度較高，但是也存在明顯的不足，如只能校準(zhǔn)一到二個(gè)波長(zhǎng)位置的偏差，或者校準(zhǔn)波長(zhǎng)的整體平移，對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)偏差不一致的光譜儀校準(zhǔn)效果很差等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型涉及一種光譜儀多波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，尤其是指一種采用標(biāo)準(zhǔn)件Gas cell的光譜吸收位置作為參考，對(duì)光譜儀進(jìn)行多個(gè)波長(zhǎng)的校準(zhǔn)的系統(tǒng)，具有成本低、校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)單、校準(zhǔn)速度較快以及校準(zhǔn)精度高等優(yōu)點(diǎn)，大幅度提高通信、儀器等產(chǎn)業(yè)測(cè)試和校準(zhǔn)光譜儀的速度，適用于大型企業(yè)對(duì)生產(chǎn)線上批量光譜儀器設(shè)備的校準(zhǔn)，對(duì)依靠光譜儀生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性也有很大的影響。本實(shí)用新型能夠克服現(xiàn)有汞燈特征譜線或者激光器校準(zhǔn)方法只能校準(zhǔn)一到二個(gè)波長(zhǎng)位置的偏差，或者校準(zhǔn)波長(zhǎng)的整體平移，對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)偏差不一致的光譜儀校準(zhǔn)效果很差的缺點(diǎn)，大幅度提高通信、儀器等產(chǎn)業(yè)測(cè)試和校準(zhǔn)光譜儀的速度，對(duì)依靠光譜儀生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量及可靠性也有很大的影響。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為采用標(biāo)準(zhǔn)件Gas cell的光譜吸收位置作為參考，對(duì)光譜儀進(jìn)行多個(gè)波長(zhǎng)的校準(zhǔn)。具體方案如下I.使用光譜儀在一定范圍內(nèi)(以1520_1570nm為例)掃描Gas cell,獲得Gascell的光譜數(shù)據(jù)。2.使用自制程序?qū)as cell吸收峰進(jìn)行Lorentzian曲線擬合,得到光譜數(shù)據(jù)中Gas cell吸收峰光波長(zhǎng)位置。3.使用2中得到的Gas cell吸收峰波長(zhǎng)位置和NIST所公布的Gas cell吸收峰所在波長(zhǎng)位置進(jìn)行比較，得到每個(gè)吸收峰的偏差。在C波段，Gas cell有51個(gè)標(biāo)定的吸收峰，可以得到51個(gè)不同波長(zhǎng)位置的離散偏差值。[0010]4.將此51個(gè)波長(zhǎng)偏差的波長(zhǎng)位置作為橫軸，偏差值作為縱軸，得到光譜誤差線。使用曲線來(lái)擬合光譜誤差線，得到光譜儀偏差的數(shù)學(xué)模型。5.使用4中得到的數(shù)學(xué)模型，可以得到校準(zhǔn)光譜范圍內(nèi)光譜儀偏差的連續(xù)波長(zhǎng)偏差值，利用軟件對(duì)光譜儀掃描的每個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)添加補(bǔ)償量，從而校準(zhǔn)光譜儀的波長(zhǎng)偏差。光譜儀多波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于包括校準(zhǔn)程序、寬譜光源(如ASE光源)、多波長(zhǎng)標(biāo)定元件(如Gas Cell或者Comb Filter)以及元件中相互連接的光纖,其中所述的寬譜光源發(fā)出的寬譜光通過(guò)多波長(zhǎng)標(biāo)定元件，在光譜上形成特定的峰谷分布，用于計(jì)算光譜儀測(cè)試的偏差值，從而建立數(shù)學(xué)模型得到連續(xù)偏差值作為光譜儀的補(bǔ)償數(shù)據(jù)，對(duì)光譜儀測(cè)試得到的結(jié)果進(jìn)行修正·。進(jìn)一步地，前述的光譜儀多波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于使用自制程序?qū)ascell吸收峰進(jìn)行Lorentzian曲線擬合,得到光譜數(shù)據(jù)中Gas cell吸收峰光波長(zhǎng)位置。Lorentzian曲線擬合可以減少校準(zhǔn)誤差。進(jìn)一步地，前述的光譜儀多波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于運(yùn)行校準(zhǔn)程序后，首先檢查光譜儀偏差情況。檢查結(jié)果將會(huì)在程序面板上顯示，并且自動(dòng)保存校準(zhǔn)前、后的數(shù)據(jù)和圖片，便于檢查。本實(shí)用新型廣泛具有成本低、校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)單、校準(zhǔn)速度較快以及校準(zhǔn)精度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于要求高精度光譜測(cè)試的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是適用于大型企業(yè)對(duì)生產(chǎn)線批量光譜測(cè)試儀器的校準(zhǔn)，成本低，速度快。

圖I為光譜儀多波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義為I 校準(zhǔn)程序；2 待校準(zhǔn)光譜儀；3 多波長(zhǎng)標(biāo)定兀件；4 寬譜光源；5 出光光纖接口 ；6 光纖。圖2為光譜儀多波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)校準(zhǔn)程序界面。圖3為光譜儀多波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)校準(zhǔn)前后光譜儀誤差對(duì)比圖。
具體實(shí)施方式
為了快速方便的校準(zhǔn)光譜儀的波長(zhǎng)偏差，本實(shí)用新型揭示了一種采用標(biāo)準(zhǔn)件Gascell的光譜吸收位置作為參考，對(duì)光譜儀進(jìn)行多個(gè)波長(zhǎng)的校準(zhǔn)的系統(tǒng)，具有成本低、校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)單、校準(zhǔn)速度較快以及校準(zhǔn)精度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于大型企業(yè)對(duì)生產(chǎn)線上批量光譜儀器設(shè)備的校準(zhǔn)。該光譜儀多波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)包括寬譜光源及光譜標(biāo)準(zhǔn)件Gas Cell。下面以實(shí)例光譜儀來(lái)闡述校準(zhǔn)系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
。該光譜校準(zhǔn)系統(tǒng)的具體實(shí)施方式
分為兩步(一 )系統(tǒng)的連接將寬譜光源的出光口用光纖連接到Gas Cell的一端，將Gas Cell的另一端連接到光譜儀的測(cè)試端口。將光譜儀的I/O 口接到計(jì)算機(jī)相應(yīng)I/O 口上，使計(jì)算機(jī)可以通過(guò)校準(zhǔn)控制光譜儀。( 二 )校準(zhǔn)[0027]運(yùn)行圖2所示程序，首先檢查光譜儀偏差情況。檢查結(jié)果將會(huì)在程序面板上顯示，并且會(huì)保存圖片和數(shù)據(jù)文件存檔。點(diǎn)擊“校準(zhǔn)”按鍵，再次運(yùn)行此程序，則程序?qū)⑦M(jìn)行光譜儀的校準(zhǔn)操作，得到校準(zhǔn)前 后對(duì)比圖，圖3中a和b為校準(zhǔn)前后光譜儀誤差對(duì)比圖。可以看到，校準(zhǔn)前，光譜儀的波長(zhǎng)誤差在+/-IG左右，校準(zhǔn)后，誤差在+/-0. I左右。精度提高5-10倍，有效提高了設(shè)備的使用價(jià)值。通過(guò)以上結(jié)構(gòu)及測(cè)試方法的描述，本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)性特征已明確，其效果主要?dú)w結(jié)為以下幾點(diǎn)I.以往光譜儀校準(zhǔn)一般采用汞燈特征譜線或者激光器來(lái)校準(zhǔn)，只能校準(zhǔn)一到二個(gè)波長(zhǎng)位置的偏差，或者校準(zhǔn)波長(zhǎng)的整體平移，對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)偏差不一致的光譜儀校準(zhǔn)效果很差。而本方案采用了多個(gè)波長(zhǎng)測(cè)量，建立數(shù)學(xué)模型的方法，可以對(duì)光譜儀每個(gè)掃描點(diǎn)均進(jìn)行校準(zhǔn)，可以非常有效的校準(zhǔn)各波長(zhǎng)偏差不同的光譜儀，對(duì)于各波長(zhǎng)偏差相同的光譜儀同樣有效。 2.使用軟件進(jìn)行上述步驟，校準(zhǔn)時(shí)間短，校準(zhǔn)時(shí)間就是光譜儀掃描一次的時(shí)間。校準(zhǔn)精度高，一般可以達(dá)到+/-0. 2G(1. 6pm)以內(nèi)，比光譜儀自身精度(IOpm)提高5 10倍左右。3.所有步驟均有軟件自動(dòng)完成，避免了操作員的主觀誤差。4.軟件保存校準(zhǔn)前后數(shù)據(jù)，方便檢查。綜上所述，本實(shí)用新型能夠高精度的校準(zhǔn)光譜儀的各類波長(zhǎng)誤差。通過(guò)實(shí)施例的具體描述，其結(jié)構(gòu)特征及測(cè)試方法已被詳細(xì)地公示，但凡基于上述實(shí)施例及其測(cè)試方法所作的等效替換或簡(jiǎn)單修改，均應(yīng)該被包含于本實(shí)用新型專利請(qǐng)求的專利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.光譜儀多波長(zhǎng)校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于包括校準(zhǔn)程序、寬譜光源、Gas Cell或者CombFilter以及元件中相互連接的光纖，其中所述的寬譜光源發(fā)出的寬譜光通過(guò)多波長(zhǎng)標(biāo)定元件，在光譜上形成特定的峰谷分布，用于計(jì)算光譜儀測(cè)試的偏差值，從而校準(zhǔn)光譜儀。
專利摘要本實(shí)用新型揭示了新型光譜儀校準(zhǔn)系統(tǒng)。包括校準(zhǔn)程序、寬譜光源，Gas Cell或者Comb Filter，以及元件中相互連接的光纖。其中所述的寬譜光源發(fā)出的寬譜光通過(guò)多波長(zhǎng)標(biāo)定元件，在光譜上形成特定的峰谷分布，用于計(jì)算光譜儀測(cè)試的偏差值，從而校準(zhǔn)光譜儀。具有成本低、校準(zhǔn)方法簡(jiǎn)單、校準(zhǔn)速度較快以及校準(zhǔn)精度高等優(yōu)點(diǎn)，適用于大型企業(yè)對(duì)生產(chǎn)線上批量光譜儀器設(shè)備的校準(zhǔn)。該實(shí)用新型的使用能夠克服現(xiàn)有汞燈特征譜線或者激光器校準(zhǔn)方法只能校準(zhǔn)一到二個(gè)波長(zhǎng)位置的偏差，或者校準(zhǔn)波長(zhǎng)的整體平移，對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)點(diǎn)偏差不一致的光譜儀校準(zhǔn)效果很差的缺點(diǎn)，大幅度提高通信、儀器等產(chǎn)業(yè)測(cè)試和校準(zhǔn)光譜儀的速度。
文檔編號(hào)G01J3/28GK202676288SQ20122012131
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者陳志超, 劉宏欣, 劉華, 袁海驥 申請(qǐng)人:科納技術(shù)(蘇州)有限公司