专利名称：一种光谱测量仪及其测量方法
技术领域：
本发明涉及一种光语测量仪及其测量方法，尤其涉及一种专用于特定波 段的便携式光谱测量仪及其测量方法。
背景技术：
对于各种光器件而言，光学性能不言而喻是很重要的衡量指标。在各种 光器件的指标书中，无一例外的有光学性能指标。例如光可调衰减器件，掺 铒光纤放大器件在使用前均需先定标测试。这个定标过程就需要光谱仪的协助。
在通信领域光传输系统中，密集波分复用(Dense Wavelength-Division Multiplexing,简称DWDM)技术是一种宽带光传输技术，它将多^各不同波 长的光信号复用起来传输，传输后再解复出多路光信号，送入不同的通信终 端。即在一根物理光纤上提供多个虚拟的光纤通道，从而节省大量的光纤资源。
在密集波分复用系统中，主光通道参考点复用段各通道的性能是系统的 重要参数，所述主光通道性能包括单通道光功率谱，中心光波长，光信噪比 (Optical Signal Noise Ratio,简称OSNR)，它们体现了单信道传输性能， 对提高系统复用段性能具有重要的意义。而这些参数性能量的取得，需要借 助于光谱仪的帮助。
上面阐述了光学性能指标在光传输系统和光学研究的重要性，而要研究 这些指标必须借助于光谱仪。
传统光谱仪一般由光采集模块、光4全测器件(photo detector,简称PD )、 控制及外围接口电路模块和显示模块组成。
光采集模块用于采集光信号，包括入口狭缝、校准元件、色散元件、聚焦元件、出口狭缝组成。所述入口狭缝，通常是由一个长狭缝组成的入口； 所述校准元件，用来将所有通过入口狭缝的光保持平行；所述色散元件，用 来改变通过系统的光强度。通常，校准元件和色散元件由凹面光栅所替代； 聚焦元件用罗兰圓替代。
光检测器件，用于将采集的光信号转换为电信号，通常由光电二极管来 实现，也可以用光电倍增管替代。
控制及外围接口电路模块，用于将转换为电信号的模拟信号转换成数字 信号输出并计算出所述光信号的性能参数。
所述显示模块用于显示所述光信号的性能参数。
传统光谱仪工作原理如下激发光源的主电路接通之后，主电路发生高 频振荡，被测样品和电极之间产生火花，样品经光源激发而发出的光，经聚 光镜聚光后照射到入口狭缝上，通过入口狭缝的光照射到凹面光栅上，经凹 面光栅分光后，产生的语线成像在罗兰圓上。在选定的波长位置上安装出口 狭缝，使预先选定波长的谱线，通过出口狭缝，照在与其对应的光电倍增管 光阴极上。光电倍增管在高压电的作用下，进行光电转换，将照在其阴极上 的光信号变成电信号，即光电流，然后控制及外围接口电路模块对检测到的 电流4莫拟信号进4于处理，得到光谱数字信号。
现有的光谱测量仪，由于其使用的波段广泛，其具有以下缺点
体积庞大，越是功能强大的光谱仪体积越庞大；
价格昂贵，有时候测试仪器的价格或者租赁仪器价格甚至于超过单板的 或者器件的价格。在海外测试，或者资源匮乏的地方调试系统时，这个缺点 暴露的尤为明显；
只能使用普通220V电源，造成现场凌乱。
传统光谱仪，在使用前，需要先对光谦仪进行校准、设置，使用复杂
目前在用的光谦仪尚无专门针对特定波段的小型化便携式光谱测量仪， 如专门应用于密集波分复用系统的扩展C波段、C波段和L波段的便携式 光语测量仪。
综上所述，开发一种专用于特定波段的便携式光镨测量仪显得尤为必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种专用于特定波段的便携式光语 测量仪。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种便携式光谱测量仪，一 种光谱测量仪，包括光采集模块、光检测器件、控制及外围接口电路模块和
显示模块，所述光采集模块用于采集光信号；所述光^^测器件用于将所述采 集的光信号转换为电信号；所述控制及外围接口电路模块用于将所述电信号 转换为数字信号并计算出所述光信号的性能参数；所述显示模块用于显示所 述光信号的性能参数；光信号依次通过光采集模块和光检测器件，所述控制 及外围接口电路模块与所述光检测器件电连接，所述显示模块与所述控制及 外围接口电路模块与所述光检测器件电连接；所述光采集模块包括可调光滤 波器，所述可调光滤波器用于采集特定波段的光信号。
进一步地，所述可调光滤波器通过的光波段为密集波分复用系统的扩展 C波段，所述扩展C波段的波长范围为1528纳米至1568纳米之间。
进一步地，所述可调光滤波器通过的光波段为L波段，所述L波段的 波长范围在1570纳米至1620纳米之间。
进一步地，还包括电源转换模块，所述电源转换才莫块用于提供电源；所 述电源转换模块分别与所述光采集模块、光检测器件、控制及外围接口电路 模块电连接。
进一步地，所述电源转换模块与220V电源、-48V电源或者锂电池电连接。
进一步地，所述显示模块为个人计算机。 进一步地，所述显示模块为触摸屏显示器。
本发明所要解决的另 一个技术问题是，提供一种专用于特定波段的光谱 测量方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光谱测量方法， 一种光谱测 量方法，包括通过可调光滤波器采集特定波段的光信号；将所述光信号转换为电信号；将所述电信号转换为数字信号，并根据所述数字信号计算出所 述光信号的性能参数。
进一步地，所述通过可调光滤波器采集特定波段的光信号，包括通过可 调光滤波器采集扩展C波段的光信号，所述扩展C波段的波长范围在1528 纳米至1568纳米之间。
进一步地，所述通过可调光滤波器采集特定波^歐的光信号，包括通过可 调光滤波器采集L波段的光信号，所述L波段的波长范围在1570纳米至1620 纳米之间。
本发明的便携式光谱测量仪及其测量方法，由于其专用于某一特定波 段，所以，体积小巧，仅有一本书大小， 一个公文包即可容纳；价格低廉； 使用便捷，不需要设置很多项目，去除了传统显示界面上，用不到的功能； 操作简易，目标针对性增强；由于不一定需要普通220V供电，所以在有机 架的地方就可以使用，可适应不同的使用环境。
图1是本发明便携式光谱仪结构框图。
具体实施例方式
本发明开发了 一种专门针对特定波段的模块化的、便携式光谱测量仪。 本发明的光谱测量仪，专门应用于特定波段，如密集波分复用系统的扩展C 波段、用于其它系统的C波段及L波段。
本发明的便携式光i普仪在现有密集波分复用系统或其它C波段及L波 段系统中，既可测量主光通道中各单通道的中心波长、光功率、光信噪比等 光学性能参数，也可用于测量单波通道的各项光学性能参数；既可依托于密 集波分复用系统的扩展C波段、其它系统的L波段实现功能，也可以配合 外设设备使用，在对外测试的时候尤其方便。
本发明的特定波段专用便携式光谱仪的结构框图如图1所示，其中实心 箭头表示光路部分，空心箭头部分表示电学部分。
7便携式光谱仪由五部分构成光釆集模块、光检测器件(Photo Detector, 简称PD)、控制及外围接口电^各模块(MASTER CONTROL UNIT,简称 MCU)、显示模块及电源转换模块。
本发明的光谱仪与现有技术的最大区别在于，光采集模块的不同。本实 施例的光谱仪采用可调光滤波器(Tunable Optical Filter,简称TOF)，代替 了现有技术中的校准元件、色散元件和聚焦元件的功能。可调光滤波器模块， 可以根据需要针对各种波段，预先集成。由于集成的可调光滤波器体积小巧， 价格低廉，致使本实施例中的光谱测量仪体积小巧，价格低廉。但同样是受 可调光滤波器的限制，只能检测可调光滤波器允许通过的波段，例如，可以 是可扩展C波段(Extended C-Band ),即波长为1528纳米至1568纳米之 间的波段范围；或者是L波段，即波长为1570纳米至1620纳米之间；或者 是C波段，即波长为1529纳米-1561纳米之间。也就是，专用于密集波分 复用系统的便携式光谱测试仪，其中的光采集模块为扩展C波段可调光滤 波器；专用于L波段的便携式光谱测试仪，其中的光采集模块为L波段可 调光滤波器。
输入光经过可调光滤波器，通过可调光滤波器选择需要测量波段，然后 进入到光检测器件，光检测器件将光信号转化为模拟电信号，通过光检测器 件与控制及外围接口电路模块的点连接，将模拟电信号传送到控制及外围接 口电路模块，控制及外围接口电路模块将模拟电信号转换为数字信号，并对 数字信号进行处理，获得输入光的各种性能参数，搡作者通过搡作与控制及 外围接口电路模块电连接的显示^t块将各种性能参数显示。
所述电源转换模块分别与光采集模块、光检测器件以及控制单元及外围 接口电路模块连接，既可以通过电源适配器与普通220V电源连接，也可以 连接-48V电源，或者直接与锂电池连接，将与之相连的电源转换为上述各 种模块和器件可以使用的3V或5V的电压。由于电源转换模块可以为本实 施例的便携式光谱仪提供各种方便的电源，使得该光谱仪使用十分方便，在 任何场合均可使用，而无须一定要有普通220V电源。
输入光纤与光采集模块通过法兰盘相连，将光信号传输到光采集模块； 光^r测器件对特定波段的光信号进行光电转换后，将处理完成的信号通过通信接口，送到控制及外围接口电路模块。
上述各模块的连接，输入光纤与光采集模块的接口釆用法兰盘连接，其 它各模块之间通过线缆连接器也就是通信接口相连。
本发明用个人电脑(Personal Computer,简称PC )终端或者触4莫屏作为 显示模块，完成功能菜单切换等人机交互动作。当使用PC终端作为显示单 元时，通过使用鼠标、键盘，完成人机交互，对测量后的光性能参数进行查 询，例如在不同操作界面显示功率谱、中心波长、光信噪比。当使用触摸屏 作为显示单元时，直接在触摸屏上进行人机交互操作，对测量结果进行查询。
利用本发明的光谱测量仪，既可以方便的测量DWDM系统、及L波段 系统主光通道的重要性能参数，也可以用于各种光学器件光学性能参数的测 量。
权利要求
1、一种光谱测量仪，包括光采集模块、光检测器件、控制及外围接口电路模块和显示模块，所述光采集模块用于采集光信号；所述光检测器件用于将所述采集的光信号转换为电信号；所述控制及外围接口电路模块用于将所述电信号转换为数字信号并计算出所述光信号的性能参数；所述显示模块用于显示所述光信号的性能参数；光信号依次通过光采集模块和光检测器件，所述控制及外围接口电路模块与所述光检测器件电连接，所述显示模块与所述控制及外围接口电路模块与所述光检测器件电连接；其特征在于所述光采集模块包括可调光滤波器，所述可调光滤波器用于采集特定波段的光信号。
2、 如权利要求1所述的光谱测量仪，其特征在于，所述可调光滤波器 通过的光波段为密集波分复用系统的扩展C波段，所述扩展C波段的波长 范围为1528纳米至1568纳米之间。
3、 如权利要求1所述的光谱测量仪，其特征在于，所述可调光滤波器 通过的光波段为L波段，所述L波萃更的波长范围在1570纳米至1620纳米 之间。
4、 如权利要求1至3任一所述的光谱测量仪，其特征在于还包括电源转换模块，所述电源转换模块用于提供电源；所述电源转换模块分别与所述光采集模块、光检测器件、控制及外围接 口电路模块电连接。
5、 如权利要求4所述的光镨测量仪，其特征在于所述电源转换模块 与220V电源、-48V电源或者4里电池电连接。
6、 如权利要求5所述的光语测量仪，其特征在于所述显示模块为个人计算机。
7、 如权利要求5所述的光谱测量仪，其特征在于所述显示模块为触 摸屏显示器。
8、 一种光谱测量方法，包括 通过可调光滤波器采集特定波段的光信号； 将所述光信号转换为电信号；将所述电信号转换为数字信号，并根据所述数字信号计算出所述光信号 的性能参数。
9、 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过可调光滤波器采 集特定波段的光信号，包括通过可调光滤波器采集扩展C波段的光信号， 所述扩展C波段的波长范围在1528纳米至1568纳米之间。
10、 如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过可调光滤波器采 集特定波段的光信号，包括通过可调光滤波器采集L波段的光信号，所述L 波^:的波长范围在1570纳米至1620纳米之间。
全文摘要
本发明提供了一种光谱测量仪及其测量方法，所述装置包括光采集模块、光检测器件、控制及外围接口电路模块和显示模块。所述光采集模块包括可调光滤波器，所述可调光滤波器用于采集特定波段的光信号。所述方法，包括通过可调光滤波器采集特定波段的光信号；将所述光信号转换为电信号；将所述电信号转换为数字信号，并根据所述数字信号计算出所述光信号的性能参数。本发明的装置和方法，可适应不同的使用环境。
文档编号G01J3/28GK101598598SQ20091020368
公开日2009年12月9日 申请日期2009年6月15日 优先权日2009年6月15日
发明者朱晓宇, 琰 贾 申请人:中兴通讯股份有限公司