高精度宽范围光谱检测方法及装置与流程

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种高精度、宽范围光谱检测方法及装置。

背景技术：

随着信息技术的发展，通信速度和质量的不断提升，采用光纤通信提升系统的容量和速度将会是必然发展趋势，同时大容量的空间、更快的速度和更大的带宽已经成为未来光纤通信技术的必然发展趋势，如何确保光通信质量是十分重要的，目前利用光谱检测原理实时检测光信道的性能，监控通信链路的质量。专利201821168962.8《基于二维或多维光通路选择技术的光学滤波与检测装置》其结构简单、体积小、可靠性高、光谱范围宽、成本低等优点，具备很强的应用价值。但随着密集波分复用技术在光通信中的应用及普及，其在全光谱1265～1625nm段进行监测的同时无法在通信1530～1625nm提供足够的光谱分辨率从而满足密集波分复用技术通信应用的需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中无法在1530～1625nm波段提供足够的光谱分辨率的缺陷，提供一种高精度、宽范围光谱检测方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种高精度、宽范围光谱检测装置，包括依次连接的准直扩束系统、分光系统、聚焦系统、通路选择开关和单光电探测器；

所述准直扩束系统对输入的待检测光束进行准直与扩束，形成平行光，同时所述平行光垂直入射所述分光系统；

所述分光系统，包括纵向衍射光栅和横向衍射光栅，所述纵向衍射光栅和所述横向衍射光栅的狭缝正交分布，所述分光系统对所述平行光进行衍射，使衍射光按照不同的波段呈现二维点状分布；

所述聚焦系统对呈二维点状分布的衍射光进行聚焦，并投影到所述光通路选择开关上；

所述通路选择开关，对入射的光进行光路路由，使选择的光入射到所述单光电探测器上。

接上述技术方案，该装置还包括数据处理中心和驱动模块，所述数据处理中心与所述单光电探测器连接，所述驱动模块与所述数据处理中心、所述通路选择开关均连接。

接上述技术方案，所述数据处理中心获取所述单光电探测器转换的信号，以及所述驱动模块的信号，进行相关处理分析，得到输入光的光谱分析图谱。

提供一种高精度、宽范围光谱检测方法，该方法包括以下步骤：

s1、待检测光束输入准直扩束系统进行准直与扩束，形成平行光；

s2、所述平行光垂直入射分光系统，经分光系统衍射形成按照不同波段呈现二维点状分布的衍射光谱；

s3、所述二维点状分布的衍射光谱通过聚焦系统对光斑进行聚焦，然后投影到光通路选择开关上，由所述光通路选择开关对入射的光进行光路路由，使选择的光入射到所述单光电探测器上。

接上述技术方案，该检测方法还包括步骤：

s4、数据处理中心采集处理所述单光电探测器的信号，并结合驱动模块的信号进行综合处理，得到输入光的光谱分析图谱。

本发明产生的有益效果是：本发明将分光系统设计为呈正交分布的纵向衍射光栅和横向衍射光栅，使衍射光按照不同的波段呈现二维点状分布；将二维点状分布的衍射光谱聚焦后再投影到光通路选择开关上，对其进行光路选择后再入射到单光电探测器上。本发明既实现了高分辨率的光谱分析，同时又保证了高的宽谱范围。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的高精度、宽范围光谱检测装置结构示意图；

图2是本发明实施例的分光系统光栅布置结构示意图；

图3是本发明实施例的衍射光二维点状分布示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明提供一种高精度、宽范围光谱检测装置，包括依次连接的准直扩束系统1、分光系统2、聚焦系统3、通路选择开关4和单光电探测器5，准直扩束系统1对输入的待检测光束进行准直与扩束，形成平行光，同时平行光垂直入射分光系统2。

如图2所示，分光系统2，包括纵向衍射光栅22和横向衍射光栅21，纵向衍射光栅22和横向衍射光栅21的狭缝正交分布，利用多组纵向和横向的细缝交叉组合，形成新型二维分光元件，分光系统2对平行光进行衍射，形成按照不同波段呈现二维点状分布的衍射光谱，二维点的个数越多，分辨率越高，如图3所示。此外，由于系统带宽不受限制，因此可以实现高的光谱范围。

聚焦系统3对呈二维点状分布的衍射光进行聚焦，并投影到光通路选择开关4上，通路选择开关4对入射的光进行光路路由，使选择的光入射到单光电探测器上，根据光谱范围控制通路选择开关4可以实现光谱的扫描测量。这种结构应用既实现高分辨率的光谱分析，同时又保证了高的宽谱范围。

进一步地，该装置还包括数据处理中心6和驱动模块7，数据处理中心6与单光电探测器7连接，驱动模块7与数据处理中心6、通路选择开关4均连接。当通路选择开关4选通某通道开关时，单光电探测器7进行探测。通路选择开关4受信号处理中心控制，控制光通道选择开关4依次扫描，无需进行多次测量。

进一步地，数据处理中心6获取单光电探测器5转换的信号，以及驱动模块7的信号，进行相关处理分析，得到输入光的光谱分析图谱。

提供一种高精度、宽范围光谱检测方法，该方法包括以下步骤：

s1、待检测光束输入准直扩束系统1进行准直与扩束，形成平行光；

s2、平行光垂直入射分光系统2，经分光系统2衍射形成按照不同波段呈现二维点状分布的衍射光谱；

s3、二维点状分布的衍射光谱通过聚焦系统3对光斑进行聚焦，然后投影到光通路选择开关4上，由所述光通路选择开关4对入射的光进行光路路由，使选择的光入射到所述单光电探测器5上。

进一步地，该检测方法还包括步骤：

s4、数据处理中心6采集处理光电探测器5的信号，并结合驱动模块7的信号进行综合处理，得到输入光的光谱分析图谱。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种高精度、宽范围光谱检测装置与方法，包括依次连接的准直扩束系统、分光系统、聚焦系统、通路选择开关和单光电探测器；所述分光系统，包括纵向衍射光栅和横向衍射光栅，所述纵向衍射光栅和所述横向衍射光栅的狭缝正交分布，所述分光系统对所述平行光进行衍射，使衍射光按照不同的波段呈现二维点状分布；所述二维点状分布的衍射光谱通过聚焦系统对光斑进行聚焦，然后投影到光通路选择开关上，对入射的光进行光路路由，使选择的光入射到光电探测器上。本发明实现了高分辨率的光谱分析，同时又保证高的宽谱范围。

技术研发人员：刘军荣;高瞻;王丹;印新达
受保护的技术使用者：武汉驭光科技有限公司;湖北交通职业技术学院
技术研发日：2019.05.07
技术公布日：2019.08.16