阅读说明：本技术 一种光纤波长计 (Optical fiber wavelength meter ) 是由 李晓炜 周芝福 胥晓春 杨义成 周柯江 于 2021-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光纤波长计,包括单模耦合器和保偏耦合器,输入耦合器有一根输入光纤和二根输出光纤,输入光纤通过光纤连接器与待测光源的尾纤相连,一根输出光纤与保偏耦合器输入端相连,另一根输出光纤与第一光电探测器相连；保偏耦合器有二根输入保偏光纤和二根输出保偏光纤,二根输入保偏光纤分别与单模耦合器的一根输出光纤和第二光电探测器相连,二根输出保偏光纤不等长,根据设计选定长度差,将二根输出保偏光纤的尾端以主轴差90度熔接；另设置温度传感器靠近二根输入保偏光纤。将第一光电探测器、第二探测器和温度传感器的输出分别与信号处理单元相连,信号处理单元作信号的归一化处理、做非线性修正和温度修正,输出待测量的光波长。(The invention discloses an optical fiber wavelength meter, which comprises a single-mode coupler and a polarization maintaining coupler, wherein the input coupler is provided with an input optical fiber and two output optical fibers, the input optical fiber is connected with a tail fiber of a light source to be measured through an optical fiber connector, one output optical fiber is connected with the input end of the polarization maintaining coupler, and the other output optical fiber is connected with a first photoelectric detector; the polarization-maintaining coupler is provided with two input polarization-maintaining optical fibers and two output polarization-maintaining optical fibers, the two input polarization-maintaining optical fibers are respectively connected with one output optical fiber of the single-mode coupler and the second photoelectric detector, the two output polarization-maintaining optical fibers are unequal in length, and the tail ends of the two output polarization-maintaining optical fibers are welded together by 90 degrees of main shaft difference according to the length difference selected by design; and a temperature sensor is arranged close to the two input polarization maintaining optical fibers. The outputs of the first photoelectric detector, the second detector and the temperature sensor are respectively connected with a signal processing unit, and the signal processing unit performs signal normalization processing, nonlinear correction and temperature correction to output the wavelength of the light to be measured.)

一种光纤波长计

技术领域

本发明涉及波长计，尤其涉及一种偏振不敏感的全光纤波长计。

背景技术

传统波长计的原理基于光栅分波长法、体光学元件组成的干涉法或者波分器件组成的分波长法，它们都不是全光纤波长计，并且测量结果往往与待测的输入光偏振态相关，它们的价格昂贵，体积庞大，不利于光纤工程的现场作业。

发明内容

本发明的目的在于，解决现有技术中波长计体积庞大、价格高、制作工艺复杂、且测量结果与待测光波的偏振态有关的问题，提供一种不受待测输入光偏振态影响的全光纤结构的低成本波长计。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种光纤波长计，包括单模耦合器和保偏耦合器，所述单模耦合器有一根带连接器的输入光纤和二根输出光纤，所述二根输出光纤分别与保偏耦合器的输入光纤和第一光电探测器连接，所述保偏耦合器有二根输入光纤和二根输出光纤，保偏耦合器的另一个输入光纤与第二光电探测器相连，保偏耦合器的二根输出光纤不等长，其差值由测量的波长范围确定，二根输出光纤的尾端按主轴90度角熔接在一起；

所述光纤波长计还包含一个温度传感器，靠近保偏耦合器的输出光纤，所述光纤波长计还包含信号处理单元；所述信号处理单元将第一光电探测器、第二光电探测器、温度传感器的输入信号作信号归一化处理、非线性校正和温度校正，在屏幕上显示并可传输信号给上位机。

进一步地，所述单模耦合器有二根输入光纤和二根输出光纤。一根带连接器的输入光纤、一根连接到第二光电探测器的输入光纤，所述二根输出光纤分别与保偏耦合器的输入光纤和第一光电探测器连接，所述测量保偏耦合器有一输入光纤和二根输出光纤，保偏耦合器二根输出光纤不等长，其差值由测量的波长范围确定，二根输出光纤的尾端按主轴90度角熔接在一起；

所述光纤波长计还包含一个温度传感器，靠近保偏耦合器的输出光纤，所述光纤波长计还包含信号处理单元；所述信号处理单元将第一光电探测器、第二光电探测器、温度传感器的输入信号作信号归一化处理、非线性校正和温度校正，可在屏幕上显示并可传输信号给上位机。

进一步地，所述单模耦合器用三端口的环行器替代，环行器有一根带连接器的第一光纤端口，环行器的第二光纤端口与和保偏耦合器的输入光纤相连，环行器的第三光纤端口和第一光电探测器连接，所述保偏耦合器有二根输入光纤和二根输出光纤，另一根输入光纤和第二光电探测器连接，保偏耦合器二根输出光纤不等长，其差值由测量的波长范围确定，二根输出光纤的尾端按主轴90度角熔接在一起；

所述光纤波长计还包含一个温度传感器，靠近保偏耦合器的输出光纤，所述光纤波长计还包含信号处理单元；所述信号处理单元将第一光电探测器、第二光电探测器、温度传感器的输入信号作信号归一化处理、温度校正和非线性校正，在屏幕上显示并可传输信号给上位机。

本发明取得的有益效果为：

本发明提供的光纤波长计为全光纤器件结构，具有体积小、成本低、制作容易、便携的特点，保偏耦合器组成的测量干涉环所输出值与待测光的偏振态没有关系，是一种偏振无关的波长测量计。

附图说明

图1是1*2单模耦合器和2*2保偏耦合器组成的光纤波长计结构示意图；

图2是2*2单模耦合器和1*2保偏耦合器组成的光纤波长计结构示意图；

图3是三端环行器和2*2保偏耦合器组成的光纤波长计结构示意图；

附图标记：单模耦合器：1；输入光纤连接器：1-1；第一光电探测器：2；保偏耦合器：3；保偏耦合器二输出光纤主轴90度熔接点：3-1；第二光电探测器：4；温度传感器：5；信号处理单元：6；三端口环行器：7；环行器第一端口光纤连接器：7-1。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步清楚的阐述。

实施例1

图1是由1*2单模耦合器1和2*2保偏耦合器3组成的光纤波长计结构。具体地，1*2单模耦合器1和2*2保偏耦合器3分别采用单模光纤和折射率匹配型保偏光纤用拉锥工艺制作而成。

1*2单模耦合器1的输入光纤上制作有光纤连接器1-1，以方便与待测光源的输入光纤相连。1*2单模耦合器1的二根输出光纤分别与2*2保偏耦合器3的一根输入光纤和第一光电探测器2相连。2*2保偏耦合器3的另一根输入光纤与第二光电探测器4相连

2*2保偏耦合器3的二根输出光纤不等长，根据所需的测量波长范围决定它们的长度差，然后把二根输出光纤的尾端用保偏光纤熔接机按主轴90度角熔接在一起，熔接点3-1。温度传感器5设置在靠近2*2保偏光纤耦合器3的二根输出光纤的附近。

第一光电探测器2、第二光电探测器4、温度传感器5的输出信号输入到信号处理单元6进行归一化处理、非线性校正和温度校正，并将波长值显示在屏幕上，并可将波长值传递给上位机。

实施例2

图2是由2*2单模耦合器1和1*2保偏耦合器3组成的光纤波长计结构。具体地，2*2单模耦合器1和1*2保偏耦合器3分别采用单模光纤和折射率匹配型保偏光纤用拉锥工艺制作而成。

2*2单模耦合器1的一根输入光纤上制作有光纤连接器1-1，以方便与待测光源的输入光纤相连。另一根输入光纤连接到第二光电探测器4；2*2单模光纤耦合器1的二根输出光纤分别与1*2保偏耦合器3的输入光纤和第一光电探测器2相连。

1*2保偏光纤耦合器3的二根输出光纤不等长，根据所需的测量波长范围决定它们的长度差，然后把二根输出光纤的尾端用保偏光纤熔接机按主轴90度角熔接在一起，熔接点3-1。温度传感器5设置在靠近2*2保偏耦合器3的二根输出光纤的附近。

第一光电探测器2、第二光电探测器4、温度传感器5的输出信号输入到信号处理单元6进行归一化处理、非线性校正和温度校正，并将波长值显示在屏幕上，并可将波长值传递给上位机。

实施例3

图3是由三端口环行器7和2*2保偏光纤耦合器3组成的光纤波长计结构。2*2保偏光纤耦合器3折射率匹配型保偏光纤用拉锥工艺制作而成。

三端口环行器7的第一端口输入光纤上制作有光纤连接器7-1，以方便与待测光源的输入光纤相连。环行器7的第二端口输出光纤与2*2保偏耦合器3的一根输入光纤相连，环行器7的第三端口输出光纤与第一光电探测器相连。2*2保偏耦合器3的另一根输入光纤与第二光电探测器4相连。

2*2保偏耦合器3的二根输出光纤不等长，根据所需的测量波长范围决定它们的长度差，然后把二根输出光纤的尾端用保偏光纤熔接机按主轴90度角熔接在一起，熔接点3-1。温度传感器5设置在靠近2*2保偏光纤耦合器3的二根输出光纤的附近。

第一光电探测器2、第二光电探测器4、温度传感器5的输出信号输入到信号处理单元6进行归一化处理、非线性校正和温度校正，并将波长值显示在屏幕上，并可将波长值传递给上位机。

具体地，以实施例1的方案为例，待测的光波长值在1520nm-1590波段，1*2单模耦合器1采用拉锥型波长不敏感50％：50％定向耦合器，2*2保偏耦合器3折射率匹配型保偏光纤用拉锥工艺制作而成，分光比50％：50％，二根输出光纤长度差5厘米，二根尾端用保偏熔接机按主轴差90度熔接。第一光电探测器和第二光电探测器采用PIN-FET，温度传感器采用数字输出的半导体传感器，信号处理单元包含电流-电压转换、放大滤波、AD转换、嵌入式单片机、显示屏和上位机接口，该波长计测量精度达0.05nm。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。