专利摘要

本发明提出了一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法，包括以下步骤：S1、利用可调谐激光器发射激光；S2、利用光纤分束器对激光进行分束处理，得到第一光束和第二光束；S3、将第一光束通过待定标的光纤波长标准器，利用光功率计分别测量第一光束和第二光束的光功率，利用光波长计测量第二光束的波长；S4、基于第一光束和第二光束的光功率、第二光束的波长获得吸收峰扫描曲线，计算吸收峰波长；S5、将计算得到的吸收峰波长赋予待定标的光纤波长标准器，实现光纤波长标准器的光谱定标。本发明方法可以为光纤波长标准器提供高精度定标，为高分辨率、高精度光纤波长提供了量值溯源的可靠途径与保障。

权利要求

1.一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、利用可调谐激光器发射不同波长的激光；

S2、利用光纤分束器对激光进行分束处理，得到第一光束和第二光束；

S3、将第一光束通过待定标的光纤波长标准器，并利用光功率计分别测量第一光束和第二光束的光功率，利用光波长计测量第二光束的波长；

其中，S31、将所述第一光束通过待定标的光纤波长标准器，利用光功率计实时测量输出光的光功率；

S32、利用光纤分束器对所述第二光束进行分束处理得到第三光束和第四光束；

S33、利用光功率计实时监测第三光束的光功率，并利用光波长计实时测量第四光束的波长；

S4、基于第一光束和第二光束的光功率、第二光束的波长获得吸收峰扫描曲线，计算吸收峰波长；

其中，S41、计算第一光束的光功率与第三光束的光功率的比值，进行光功率修正；

S42、利用光功率的比值与第四光束的波长绘制吸收峰扫描曲线；

S43、基于线性拟合算法获得吸收峰扫描曲线的拟合结果，计算吸收峰扫描曲线的中心波长，即吸收峰波长；

S5、将计算得到的吸收峰波长赋予待定标的光纤波长标准器，实现光纤波长标准器的光谱定标。

2.根据权利要求1所述的一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法，其特征在于，所述步骤S2中的光纤分束器采用90/10分束器，所述第一光束具有90%的激光，所述第二光束具有10%的激光。

3.根据权利要求1所述的一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法，其特征在于，所述步骤S32中的光纤分束器采用50/50分束器。

4.根据权利要求1所述的一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法，其特征在于，所述吸收峰扫描曲线包括洛伦兹线型、高斯线型和高斯洛伦兹混合线型。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高精度的光纤波长标准器定标方法，属于光纤波长测量技术领域。

背景技术

光纤波长参数是决定密集波分复用系统性能、光纤传感探测与解调精度、相干探测与扫描精度、各种光源波长与光谱分析等先进技术的重要参数，广泛应用于大容量光纤传输系统、光纤传感系统、信息通信与光电检测、医学生物等诸多领域。光纤波长标准器是光纤波长测量领域常用的标准装置，通过光纤波长标准器可以准确测量光纤的波长，得到高分辨率、高精度的光纤波长参数。

目前市面上通用的光纤波长标准器为光纤连接的气体吸收室，气体吸收室内会填充不同的气体，比如HCN气体吸收池，其吸收光谱范围覆盖1525nm～1565nm波段。在使用过程中，气体吸收室受到多种因素影响，其测量结果可能出现偏差，此时必须为气体吸收室赋予准确的波长值，实现气体吸收室的光谱定标，修正气体吸收室的偏差。

发明内容

针对现有技术中光纤波长标准器需要进行校准的问题，本发明提出了一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法，将波长不同的激光通过待定标的光纤波长标准器，实时监测输出光的功率和波长，绘制吸收峰扫描曲线，用吸收峰波长作为光纤波长标准器的标准波长，实现光纤波长标准器的高精度定标。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下技术手段：

一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法，包括以下步骤：

S1、利用可调谐激光器发射不同波长的激光；

S2、利用光纤分束器对激光进行分束处理，得到第一光束和第二光束；

S3、将第一光束通过待定标的光纤波长标准器，并利用光功率计分别测量第一光束和第二光束的光功率，利用光波长计测量第二光束的波长；

S4、基于第一光束和第二光束的光功率、第二光束的波长获得吸收峰扫描曲线，计算吸收峰波长；

S5、将计算得到的吸收峰波长赋予待定标的光纤波长标准器，实现光纤波长标准器的光谱定标。

进一步的，所述步骤S2中的光纤分束器采用90/10分束器，所述第一光束具有90％的激光，所述第二光束具有10％的激光。

进一步的，所述步骤S3的具体操作如下：

S31、将所述第一光束通过待定标的光纤波长标准器，利用光功率计实时测量输出光的光功率；

S32、利用光纤分束器对所述第二光束进行分束处理得到第三光束和第四光束；

S33、利用光功率计实时监测第三光束的光功率，并利用光波长计实时测量第四光束的波长。

进一步的，所述步骤S32中的光纤分束器采用50/50分束器。

进一步的，步骤S4的具体操作如下：

S41、计算第一光束的光功率与第三光束的光功率的比值，进行光功率修正；

S42、利用光功率的比值与第四光束的波长绘制吸收峰扫描曲线；

S43、基于线性拟合算法获得吸收峰扫描曲线的拟合结果，计算吸收峰扫描曲线的中心波长，即吸收峰波长。

进一步的，所述吸收峰扫描曲线包括洛伦兹线型、高斯线型和高斯洛伦兹混合线型。

采用以上技术手段后可以获得以下优势：

本发明提出了一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法，根据待定标的光纤波长标准器的吸收光谱范围，利用可调谐激光器发射不同波长的激光，进行吸收峰扫描，将90％的激光通过光纤波长标准器，可以保证有足够多的光功率进入标准器被吸收，从而增加吸收峰的测量准确性。正常情况下，第一光束的光功率存在漂移影响，无法直接用于绘制吸收谱线，本发明利用第三光束的光功率去除光功率漂移的影响，修正吸收谱线，并根据吸收峰扫描曲线的线型进行数据拟合，减小数据拟合误差，可以计算出高精度的吸收峰波长，确保定标的准确性。本发明方法可以通过自动控制程序实现光源波长调谐、光功率与波长监测、吸收峰数据处理的流程，大大减小吸收峰波长测量时间，使得背景温度变化、光源与波长计功率/波长的变化对结果的影响降低到可以忽略的水平。本发明方法为高分辨率、高精度光纤波长提供了量值溯源的可靠途径与保障，可以应用于国家计量部门、科研院所、校准检测企业、光通信设备及器件生产企业，促进我国新一代光纤通信、信息与传感、光电、医学生物等相关技术领域的发展。

附图说明

图1为本发明一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法的步骤流程图。

图2为本发明一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法的原理图。

图3为光纤波长标准器的结构示意图。

图4为本发明实施例中吸收峰扫描曲线的拟合结果示意图。

图中，1是光纤，2是气体吸收管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：

一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法，如图1、2所示，具体包括以下步骤：

S1、利用可调谐激光器发射不同波长的激光。本发明方法是对气体吸收管类型的光纤波长标准器的吸收峰波长进行高精度测量的方法，如图3所示，气体吸收管类型的光纤波长标准器通常是两根光纤1连接气体吸收管2的两端，待测光从一根光纤进入气体吸收管，待测光被吸收管内的气体吸收衰减后输出，根据吸收情况计算待测光的波长。这类标准器内的气体不同，其吸收光谱范围(即吸收峰的波长范围)也会不同，比如HCN气体，其吸收光谱范围覆盖1525nm～1565nm波段。根据待定标的光纤波长标准器的吸收光谱范围，利用程序控制可调谐激光器发射吸收光谱范围内的激光。

S2、利用光纤分束器对激光进行分束处理，得到第一光束和第二光束，其中，光纤分束器采用90/10分束器，第一光束具有90％的激光，第二光束具有10％的激光。由于吸收峰的谱宽在pm量级，同时要求扫描步长尽量小，根据不同分子、不同气压，步长一般在0.1pm～10pm，因此在吸收峰的扫描过程中需要保证光源功率稳定性与波长稳定性足够好，具有90％的第一光束可以保证有足够多的光功率进入标准器被吸收，确保后续测量和计算的准确性。

S3、将第一光束通过待定标的光纤波长标准器，并利用光功率计分别测量第一光束和第二光束的光功率，利用光波长计测量第二光束的波长；具体操作如下：

S31、将第一光束通过待定标的光纤波长标准器，利用光功率计实时测量光纤波长标准器输出光的光功率。

S32、利用光纤分束器对第二光束进行分束处理，得到第三光束和第四光束，此处的光纤分束器采用50/50分束器，第三光束和第四光束分别获得50％的第二光束的激光。

S33、利用光功率计实时监测第三光束的光功率，并利用光波长计实时测量第四光束的波长。由于第三光束与第四光束是1:1关系，两者的光功率应该相同，对第三光束和第四光束的实时测量可以保证在每个吸收峰的扫描过程中，实时监测光波长与光功率的变化情况，方便后续的计算。

S4、基于第一光束和第二光束的光功率、第二光束的波长获得吸收峰扫描曲线，计算吸收峰波长；具体操作如下：

S41、用步骤S31中测量到的第一光束的光功率除以步骤S33中测量到的第三光束的光功率，计算第一光束的光功率与第三光束的光功率的比值，消除第一光束中光功率漂移的影响，进行光功率修正。

S42、利用光功率的比值与第四光束的波长绘制吸收峰扫描曲线，吸收峰扫描曲线的横坐标是波长，纵坐标是光功率比值。

S43、基于线性拟合算法获得吸收峰扫描曲线的拟合结果，计算吸收峰扫描曲线的中心波长，即吸收峰波长。由于不同气压的气体吸收峰的光谱展宽线型不同，因此在绘制完吸收峰扫描曲线后，需要对扫描曲线进行不同线型的拟合结果的比较，确定最好的拟合结果，从而减小了数据拟合误差。根据研究发现，吸收峰扫描曲线包括洛伦兹线型、高斯线型和高斯洛伦兹混合线型。在本发明实施例中，通过对不同吸收线型的数据拟合算法的比较，确定了洛伦兹线型的拟合结果，如图4所示，根据拟合结果计算中心波长，即图中最低点的波长值，xc＝1554.58965，该中心波长就是本发明实施例的吸收峰波长。

S5、将计算得到的吸收峰波长赋予待定标的光纤波长标准器，实现光纤波长标准器的光谱定标。

本发明方法通过二级分束监测操作，保证了光源功率的稳定性与波长的稳定性，第一次分束确保光纤波长标准器吸收峰测量的准确性，第二次分束用于对监测结果进行修正和处理，获得稳定重复的吸收峰扫描曲线，直接保障了吸收峰波长测量结果的准确。确保了测量结果的准确性之后，本发明还通过不同吸收线型的拟合算法进行拟合处理，计算吸收峰波长，通过对不同拟合结果的对比，减小数据拟合误差，确保计算出高精度的吸收峰波长。本发明方法可以通过自动控制程序实现光源波长调谐、光功率与波长监测、吸收峰数据处理的流程，大大减小吸收峰波长测量时间，使得背景温度变化、光源与波长计功率/波长的变化对结果的影响降低到可以忽略的水平。本发明方法为高分辨率、高精度光纤波长提供了量值溯源的可靠途径与保障，可以应用于国家计量部门、科研院所、校准检测企业、光通信设备及器件生产企业，促进我国新一代光纤通信、信息与传感、光电、医学生物等相关技术领域的发展。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细地说明，但是本发明并不局限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

一种用于光纤波长标准器的高精度光谱定标方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。