波長檢測裝置及其方法
2023-04-22 15:35:51
專利名稱：波長檢測裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種波長檢測裝置及其方法，尤指一種可用於可攜式光測量儀器上的波長檢測裝置及其方法。
背景技術：
如第二圖所示的一種現有波長檢測裝置1100幹涉儀(interferometer)的架構示意圖，該種幹涉儀通常用來測量待測光的波長，主要包括用來發射已知波長為λ0的參考光的參考光源1101、固定鏡1102、可平行地沿光路徑方向移動的可動鏡1103、與光路徑成45度角的單向透鏡1104、待測光檢測器1105以及參考光檢測器1106。
在該幹涉儀中，未知波長λ的待測光被發射到單向透鏡1104的B點，部分出射光被單向透鏡1104反射到固定鏡1102，然後反向180度反射到單向透鏡1104的A點，最後到達待測光檢測器1105。待測光的另一部分出射光自單向透鏡1104的B點透射至可動鏡1103，可動鏡1103將其反向180度反射至單向透鏡1104的A點，最後入射至待測光檢測器1105。
同時，一部分參考光束自參考光源1101發出，經由單向透鏡1104的A點、固定鏡1102、單向透鏡1104的B點到達參考光檢測器1106，而另一部分則經由單向透鏡1104的A點、可動鏡1103以及單向透鏡1104的B點到達參考光檢測器1106。
這樣，每一光檢測器1105、1106都接收到兩束光，即經過固定鏡1102的光和經過可動鏡1103的光，從而產生相應兩束光的差值。
請參照第三圖，待測光檢測器1105輸出的連續兩個峰值之間的間隔距離P與待測光的波長λ相對應。當可動鏡1103沿第二圖所示的箭頭方向位移時，所述差值的峰值分別由光檢測器1105、1106循環輸出。如果可動鏡1103位移一段距離D，那麼待測光的波長λ由待測光檢測器1105輸出峰值的次數n0、參考光檢測器1106輸出峰值的次數n1以及參考光的波長λ0決定，從而得出待測光的波長。
然而，使用該幹涉儀測量波長，須在可動鏡1103發生位移的前提下方可測得波長，操作步驟多、結構複雜。此外，幹涉儀價格昂貴，不利於降低成本。
因此，有必要提供一種新的波長檢測裝置及其方法以解決現有技術所存在的缺陷。
發明內容本發明的目的在於提供一種波長檢測裝置及其方法，其結構簡單、操作方便並且成本低廉，相較於現有技術，可迅速地自動檢測出待測光的波長。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案本發明波長檢測裝置及其方法，其中該波長檢測裝置可用於可攜式光測量儀器上，主要包括有分光器、信號衰減組件、第一光傳感器、第二光傳感器、處理單元以及光損耗與波長對應查詢表。該波長檢測方法包括將一待測光分成第一光束和第二光束；將前述第一光束轉換成第一輸出信號；信號衰減組件接收並且衰減第二光束；將經由該信號衰減組件衰減的第二光束轉換成第二輸出信號；依據前述第一及第二輸出信號，計算前述第一及第二輸出信號的差值，從而得出待測光的光損耗量；依據該待測光的光損耗量對照光損耗與波長對應查詢表查出所述光損耗量對應的波長值。
相較於現有技術，本發明利用處理單元以及光損耗與波長對應查詢表的數位化處理，僅需測量出待測光的光損耗量，對照光損耗與波長對應查詢表，即可迅速地自動查出該光損耗量所對應的波長值，從而實現一種結構簡單、操作方便並且成本低廉的波長檢測裝置及其方法。
圖1是本發明波長檢測裝置的架構示意圖。
圖2是現有波長檢測裝置的架構示意圖。
圖3是圖2所示的現有波長檢測裝置的原理示意圖。
具體實施方式請參照圖1所示，本發明較佳實施例的波長檢測裝置及其方法可用於可攜式光測量儀器上，例如用於光功率計、光損耗計等，用來檢測輸入的待測光的波長。該波長檢測裝置主要包括有分光器2、信號衰減組件5、通過第一光纖3與分光器2連接的第一光傳感器6、通過第二光纖4與分光器2連接的第二光傳感器7、處理單元(如微處理器MCU)8以及光損耗與波長對應查詢表(未圖示)；該對應查詢表可通過多次統計測量不同待測光經過上述信號衰減組件5時，產生的光損耗量而得，其對應查詢表依據信號衰減組件5的特性(例如衰減量)而不同，該對應查詢表並可內建於處理單元8的存儲單元(如內存)中以供快速查詢比對，從而獲知待測光的波長；另外，該對應查詢表也可獨立記錄在記錄媒體(如紙張)中，供使用者比對。
一光源1用來產生波長λ未知的待測光，通過一光纖(未標號)將待測光傳至分光器2。光在該光纖以及上述第一、第二光纖3、4均為單向傳播。在本實施方式中，分光器2是50/50分光器，用來將前述待測光均等地分成第一光束和第二光束。第一、第二光傳感器6、7可以是任何光傳感組件，例如光電二極體。設置在自分光器2至第二光傳感器7間的第二光束的光路上的信號衰減組件5可以是具有信號衰減作用的任何組件，用來衰減第二光束。在本實施方式中，該信號衰減組件5是通過捲曲一段光纖4而形成的圓環狀光纖圈。由於不同波長的光經過同一光纖圈時其光損耗量會不同，因此可將不同波長經過該光纖圈產生的光損耗量對應查詢表，即光損耗與波長對應查詢表事先內建在處理單元8的內存(未圖示)或可供處理單元8存取的內存中，以記錄各種不同光損耗量及其所對應的波長值。
基於上述設置，當用戶使用本發明提供的波長檢測裝置測量待測光的波長時，可依據以下波長檢測方法的步驟進行測量第一步光源1將波長λ未知的待測光發射至分光器2；第二步分光器2將前述待測光均等地分成第一光束及第二光束；第三步第一光束自分光器2經過第一光纖3到達第一光傳感器6，因其所經路徑較短，損耗可以近似為零，即可以近似認為第一光束未經任何衰減到達第一光傳感器6。第一光傳感器6將接收到的第一光束轉換成代表該第一光束光功率的第一輸出信號並傳送到處理單元8。同時，第二光束經第二光纖4並且經信號衰減組件5衰減後到達第二光傳感器7，被第二光傳感器7轉換成代表第二光束光功率的第二輸出信號傳送到處理單元8；第四步處理單元8利用第一、第二輸出信號，產生該二輸出信號的差值，從而得出待測光的光損耗量L；最後，對照光損耗與波長對應查詢表中的數據，查出該光損耗量L所對應的波長值，即該待測光的波長λ。此外，處理單元8也可依據該對應查詢表的數據，自動地對應轉換出該待測光的波長λ。
例如，構成信號衰減組件5的圓環狀光纖圈的半徑為14mm。當未經衰減的待測光的光功率，即第一光傳感器6的輸出信號為-3dBm，而經光纖圈衰減後的光功率，即第二光傳感器7的輸出信號為-3.8dBm時，則該待測光經過該光纖圈的光損耗量L等於0.8dBm，對照預設的光損耗與波長對應查詢表可知，該待測光的波長λ等於1310nm。又例如，當第一光傳感器6輸出的光功率為-1dBm而第二光傳感器7輸出的光功率為-13dBm時，則該待測光經過該光纖圈的光損耗量L等於12dBm，查詢光損耗與波長對應查詢表可知，該待測光的波長λ等於1550nm。
此外，上述處理單元8可為一求差電路(如減法器)，求差上述輸出信號值，並供使用者依據光損耗與波長對應查詢表中的數據，以得出光波長值。
由於本發明提供的波長檢測裝置及其方法利用處理單元8及預先設置的光損耗與波長對應查詢表的數位化處理，因此僅需測量出待測光的光損耗量以對照該光損耗與波長對應查詢表，即可迅速地自動查出該損耗量所對應的波長值，從而實現一種結構簡單、操作方便並且成本低廉的波長檢測裝置及其方法。
權利要求
1.一種波長檢測裝置，可用於可攜式光測量儀器上，該波長檢測裝置包括有用以將一接收到的待測光分成第一光束和第二光束的分光器、用以接收由分光器發出的第一光束並且發出第一輸出信號的第一光傳感器、用以接收並且衰減第二光束的信號衰減組件和用以接收經信號衰減組件衰減的第二光束並且發出第二輸出信號的第二光傳感器，其特徵在於所述波長檢測裝置還包括一處理單元，該處理單元內建有一光損耗與波長對應查詢表，通過求差前述第一、第二輸出信號值，而得出待測光的光損耗量，並依據該對應查詢表對應轉換出該待測光的光波長值。
2.如權利要求1所述的波長檢測裝置，其特徵在於分光器是50/50分光器，用以將前述待測光均等分成第一光束和第二光束。
3.如權利要求1所述的波長檢測裝置，其特徵在於第一光束未經衰減到達第一光傳感器。
4.如權利要求1所述的波長檢測裝置，其特徵在於其還包括用以連接第一光傳感器與分光器的第一光纖，第一光束經由所述第一光纖單向傳播到第一光傳感器。
5.如權利要求1所述的波長檢測裝置，其特徵在於信號衰減組件設置在自分光器至第二光傳感器間第二光束的光路上。
6.如權利要求5所述的波長檢測裝置，其特徵在於其還包括用以連接第二光傳感器與分光器的第二光纖。
7.如權利要求6所述的波長檢測裝置，其特徵在於信號衰減組件設置於第二光纖上。
8.如權利要求6所述的波長檢測裝置，其特徵在於信號衰減組件是通過捲曲一段第二光纖而形成的光纖圈。
9.如權利要求6所述的波長檢測裝置，其特徵在於第二光束在第二光纖中單向傳播。
10.如權利要求1所述的波長檢測裝置，其特徵在於第一、第二光傳感器是光電二極體。
11.如權利要求1或10所述的波長檢測裝置，其特徵在於第一、第二輸出信號分別代表第一光束的光功率、第二光束經過衰減後的光功率。
12.一種波長檢測方法包括有將一待測光分成第一光束和第二光束；將前述第一光束轉換成一第一輸出信號；藉由一信號衰減組件接收並且衰減第二光束；將經由該信號衰減組件衰減的第二光束轉換成一第二輸出信號；依據前述第一及第二輸出信號，計算前述第一及第二輸出信號的差值，從而得出待測光的光損耗量；以及依據該待測光的光損耗量對照一光損耗與波長對應查詢表查出所述光損耗量對應的波長值。
13.如權利要求12所述的波長檢測方法，其特徵在於利用一分光器將前述待測光均等分成第一光束和第二光束。
14.如權利要求13所述的波長檢測方法，其特徵在於使第一光束從分光器未經衰減地到達一第一光傳感器以轉換成第一輸出信號。
15.如權利要求14所述的波長檢測方法，其特徵在於其還包括用以連接第一光傳感器與分光器的第一光纖，第一光束經由所述第一光纖單向傳播到第一光傳感器。
16.如權利要求14所述的波長檢測方法，其特徵在於使第二信號從分光器經由該信號衰減組件的衰減後到達一第二光傳感器以轉換成第二輸出信號。
17.如權利要求16所述的波長檢測方法，其特徵在於第一、第二光傳感器是光電二極體。
18.如權利要求16所述的波長檢測方法，其特徵在於其還包括一用以連接第二光傳感器與分光器的第二光纖。
19.如權利要求18所述的波長檢測方法，其特徵在於第二光束在第二光纖中單向傳播。
20.如權利要求18所述的波長檢測方法，其特徵在於信號衰減組件設置於第二光纖上。
21.如權利要求18所述的波長檢測方法，其特徵在於信號衰減組件是通過捲曲一段第二光纖而形成的光纖圈。
22.如權利要求14所述的波長檢測方法，其特徵在於第一、第二輸出信號分別代表第一光束的光功率、第二光束經過衰減後的光功率。
23.如權利要求12所述的波長檢測方法，進一步包括使一處理單元依據第一、第二輸出信號，計算出前述第一、第二輸出信號的差值，從而得出待測光的光損耗量。
24.如權利要求23所述的波長檢測方法，其特徵在於前述對應查詢表預先內建於一可供該處理單元存取的內存中，其內記錄各種不同光損耗量及其所對應的波長值。
25.一種波長檢測裝置，可用於可攜式光測量儀器上，該波長檢測裝置包括有用以將一接收到的待測光分成第一光束和第二光束的分光器、用以接收由分光器發出的第一光束並且發出第一輸出信號的第一光傳感器、用以接收並且衰減第二光束信號的信號衰減組件、用以接收經信號衰減組件衰減的第二光束並且發出第二輸出信號的第二光傳感器，其特徵在於該波長檢測裝置還包括利用第一及第二輸出信號產生前述第一及第二輸出信號的差值進而得出待測光的光損耗量的處理單元，以及記錄各種光損耗量及其所對應的波長值的光損耗與波長對應查詢表。
26.如權利要求25所述的波長檢測裝置，其特徵在於該處理單元為一求差電路。
27.如權利要求25所述的波長檢測裝置，其特徵在於該處理單元為一減法器。
28.如權利要求26或27項的波長檢測裝置，其中該光損耗與波長對應查詢表可供使用者查詢，以得出所對應的光波長值。
全文摘要
本發明提供一種波長檢測裝置及其方法，其中該波長檢測裝置包括分光器、信號衰減組件、第一光傳感器、第二光傳感器、處理單元以及光損耗與波長對應查詢表。該波長檢測方法包括將待測光分成第一光束和第二光束；將第一光束轉換成第一輸出信號；信號衰減組件接收並衰減第二光束；將通過信號衰減組件衰減的第二光束轉換成第二輸出信號；依據第一及第二輸出信號，計算第一及第二輸出信號的差值，從而得出待測光的光損耗量；依據該待測光的光損耗量，對照光損耗與波長對應查詢表查出所述光損耗量對應的波長值。本發明利用處理單元和光損耗與波長對應查詢表的數位化處理，實現一種結構簡單、操作方便並且成本低廉的波長檢測裝置及其方法。
文檔編號G01J9/00GK1789936SQ200410103310
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月15日 優先權日2004年12月15日
發明者周梅鋒, 衣長福 申請人:亞洲光學股份有限公司