一种基于空间光干涉的光信噪比监测装置及监测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108449135A(43)申请公布日2018.08.24(21)申请号201810446317.6(22)申请日2018.05.11(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人刘陈徐镜荃付松年秦思怡刘德明(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人曹葆青李智(51)Int.Cl.H04B10/079(2013.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于空间光干涉的光信噪比监测装置及监测方法(57)摘要本发明公开了一种基于空间光干涉的光信噪比监测装置及监测方法，装置包括：光学整形模块、液晶调制模块、探测模块、液晶控制终端以及计算模块；液晶调制模块包括：分光镜、平面镜、透射光栅、第一透镜以及液晶空间光调制单元；光学整形模块用于对输入的信号光依次进行调节偏振态、准直、偏振透射以及扩束的处理；液晶调制模块用于将经过光学整形的信号光分为参考光和测量光，并使得对测量光中不同频率的成分加载对应的相位延迟，参考光和测量光反射后回到反射镜发生干涉后形成探测光入射到探测模块；探测模块用于测量探测光的光功率。本发明能够在保留干涉法监测光信噪比的优点的同时改善干涉仪的滤波特性，从而提高光信噪比的测量精度。CN108449135ACN108449135A权利要求书1/3页1.一种基于空间光干涉的光信噪比监测装置，其特征在于，包括：光学整形模块、液晶调制模块、探测模块、液晶控制终端以及计算模块；所述光学整形模块用于对输入的信号光依次进行滤波、调节偏振态、准直、偏振透射以及扩束的处理；所述液晶调制模块包括：分光镜、平面镜、透射光栅、第一透镜以及液晶空间光调制单元；所述分光镜用于将所述光学整形模块输出的信号光分为参考光和测量光，并使得反射的参考光和测量光发生干涉后形成探测光并入射到所述探测模块；所述平面镜用于反射参考光，其镜面与参考光的传播方向互相垂直；所述透射光栅用于使得测量光以入射角α入射然后发生角色散；所述第一透镜设置于透射光栅和液晶空间光调制单元之间，且所述第一透镜与所述透射光栅的距离以及所述第一透镜与所述液晶空间光调制单元的距离均为f；所述第一透镜用于使得发生角色散的测量光变为平行光并垂直入射到所述液晶空间光调制单元；所述液晶空间光调制单元用于对测量光中不同频率的成分产生相应的附加相位延迟并使得测量光沿原路返回，所述附加相位延迟的大小由所述液晶控制终端可编程控制；其中，α为所述透射光栅的光栅入射角，f为所述第一透镜的焦距；所述探测模块用于测量探测光的光功率；所述计算模块用于通过所述液晶控制终端控制测量光中不同频率的成分所加载的附加相位延迟并根据所述探测模块所测量的光功率计算各个信道的光信噪比。2.如权利要求1所述的基于空间光干涉的光信噪比监测装置，其特征在于，所述光学整形模块包括沿光路方向依次设置的光带通滤波器、光纤、偏振控制器、准直器、偏振分光镜以及扩束单元；所述光带通滤波器用于波分复用的信道滤波以调节测量通道；所述光纤用于输入信号光；所述偏振控制器用于改变信号光的偏振态，使得沿液晶调制方向的信号光功率最大，以利于光信噪比的监测；所述准直器用于对信号光准直；所述偏振分光镜用于透射信号光中偏振方向与液晶调制方向平行的光；所述扩束单元用于扩束，使得光斑扩大从而光斑经过所述透射光栅后获得较高的光谱分辨本领。3.如权利要求1所述的基于空间光干涉的光信噪比监测装置，其特征在于，所述探测模块包括：第二透镜和光功率测量模块；所述第二透镜设置于所述分光镜和所述光功率测量模块之间，且所述第二透镜与所述光功率测量模块的距离为f2，所述第二透镜用于使得探测光聚焦至所述光功率测量模块的探测面，从而实现对信号光光功率的探测；其中，f2为所述第二透镜的焦距。4.如权利要求1所述的基于空间光干涉的光信噪比监测装置，其特征在于，所述透射光栅为闪耀光栅，并且是相位光栅。5.一种基于权利要求1所述的基于空间光干涉的光信噪比监测装置的监测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)中心波长标定：根据所述透射光栅的色散方程，得到测量光在x方向的分布λ(x)和每个信道包含的像素个数p；在x方向将测量光划分为w个信道(C1,C2,…,Cw)，依次改变所述光带通滤波器的滤波信道，并标定w个信道的中心波长(λ1,λ2,…,λw)所对应的像素区域(X1,X2,…,Xw)，从而确定所述液晶空间光调制单元的像素与波长的映射关系；其中，所述w个信道的中心波长(λ1,2CN108449135A权利要求书2/3页λ2,…,λw)为根据ITU标准设定的标准波长，x方向为所述透射光栅刻线的排列方向，w为根据所述液晶空间光调制单元的分辨率确定的整数，且w的取值满