本發(fā)明涉及光學(xué)傳感與測(cè)量領(lǐng)域，特別地，涉及一種光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法及裝置，屬于光譜測(cè)量領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

光波導(dǎo)器件可廣泛用于光纖通信、光學(xué)傳感、集成光學(xué)、生化物理、醫(yī)學(xué)診斷等領(lǐng)域。隨著光波導(dǎo)器件制作技術(shù)的提高及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，人們對(duì)光波導(dǎo)器件特性測(cè)試的要求也越來(lái)越高。光波導(dǎo)器件的全息譜包括振幅譜和相位譜信息，包含了光波導(dǎo)器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與特性信息。全息譜的獲取需要高可靠性、高靈敏度、高分辨率的振幅譜及相位譜測(cè)量系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)光波導(dǎo)器件有效的監(jiān)測(cè)。因此，光波導(dǎo)器件全息譜的測(cè)量方法具有很重要的作用和廣闊的應(yīng)用前景。

目前，光波導(dǎo)器件光譜特性的測(cè)量方法主要有調(diào)制相移法、低相干干涉法等。調(diào)制相移法可同時(shí)測(cè)量光波導(dǎo)器件的振幅譜和相位譜。調(diào)制相移法是將可調(diào)諧激光器輸出的光波經(jīng)射頻rf信號(hào)調(diào)制后分為兩路光，一路光經(jīng)光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為參考電信號(hào)并輸入到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀；另一路光入射到光波導(dǎo)器件并被反射，反射回的光波經(jīng)光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為被測(cè)電信號(hào)并輸入到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀；矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)參考電信號(hào)和被測(cè)電信號(hào)進(jìn)行相位和振幅比較，從而得到光波導(dǎo)器件的振幅譜和相位譜，再由振幅譜和相位譜構(gòu)成全息譜。其測(cè)量系統(tǒng)需要可調(diào)諧激光器、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,還需對(duì)波長(zhǎng)進(jìn)行掃描。因此其成本較高，測(cè)量與數(shù)據(jù)處理的時(shí)間較長(zhǎng)，另外光源與射頻rf信號(hào)的頻率相差太大而導(dǎo)致其誤差較大。

低相干干涉法主要用于測(cè)量光波導(dǎo)器件的相位譜。在該方法中，低相干光源被分為兩束光，分別傳輸?shù)椒瓷溏R和待測(cè)光波導(dǎo)器件；反射鏡和待測(cè)光波導(dǎo)器件的反射光產(chǎn)生干涉信號(hào)并被光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，掃描移動(dòng)反射鏡并得到被測(cè)器件內(nèi)不同位置的反射光強(qiáng)信息，對(duì)該反射光強(qiáng)信息進(jìn)行傅里葉變換可得到光波導(dǎo)器件的相位譜，也可計(jì)算得到幅值譜。該方法可以測(cè)量被測(cè)器件的振幅譜或相位譜，但所測(cè)量的振幅譜包含了光源光譜，光源光譜會(huì)帶來(lái)較大的測(cè)量誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何提供一種可同時(shí)高精度測(cè)量光波導(dǎo)器件的振幅譜和相位譜，并消除光源光譜分布不均引起的測(cè)量誤差，也適用于時(shí)延譜和色散譜的測(cè)量，能夠?qū)崿F(xiàn)多變量、多特性測(cè)量的光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法；以及抗干擾能力強(qiáng)、操作方便、測(cè)量精度以及效率高、易于實(shí)現(xiàn)的光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法，包括如下步驟：

(1)將寬帶光源經(jīng)過(guò)分光處理后形成三束光，分別為第一束光、第二束光和第三束光；將所述第一束光傳輸?shù)酱郎y(cè)光波導(dǎo)器件，反射得到第一信號(hào)光；將所述第二束光傳輸?shù)焦獬毯愣ǖ墓潭ü獬坦饴罚瓷浠蛲干涞玫降诙盘?hào)光；將第三束光傳輸?shù)娇梢苿?dòng)的反射鏡，反射后得到參考光；

(2)將所述參考光經(jīng)過(guò)分光處理后得到第一參考光和第二參考光，將所述第一參考光與所述第一信號(hào)光干涉得到干涉光a，將所述第二參考光與所述第二信號(hào)光干涉得到干涉光b；

(3)將所述干涉光a和干涉光b分別進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后得到電信號(hào)a和電信號(hào)b；在移動(dòng)所述反射鏡的過(guò)程中，對(duì)所述電信號(hào)a和電信號(hào)b進(jìn)行連續(xù)采集，分別得到數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b；

(4)對(duì)所述數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b分別進(jìn)行傅里葉變換得到fa和fb，將fa的振幅除以fb的振幅計(jì)算得到光波導(dǎo)器件的振幅譜r(v)，用fa的虛部除以fa的實(shí)部并取其反正切函數(shù)計(jì)算得到光波導(dǎo)器件的相位譜計(jì)算所用到的具體公式為

式中，v＝2/λ為光波波數(shù)，λ為光波波長(zhǎng)，re和im分別為fa的實(shí)部和虛部；符號(hào)“±”在對(duì)數(shù)據(jù)a進(jìn)行傅里葉正變換時(shí)取為“-”，在對(duì)數(shù)據(jù)a進(jìn)行傅里葉反變換時(shí)取為“+”。

作為優(yōu)化，所述步驟(1)中，所述寬帶光源為白熾燈或自發(fā)輻射光源或超輻射發(fā)光二極管或發(fā)光二極管。

進(jìn)一步的，所述步驟(1)中的分光處理具體為將所述寬帶光源直接分為三束光；或先將所述寬帶光源分為兩束光，將這兩束光中的任一束光再分為兩束光，使所述寬帶光源最終被分為三束光。

作為優(yōu)化，所述步驟(1)中，所述第二束光在所述固定光程光路中的光程與所述第三束光經(jīng)過(guò)所述反射鏡反射回來(lái)的光的平均光程相一致。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，所述反射鏡的反射面垂直于所述第三束光的光軸，且沿所述第三束光的光軸方向移動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述步驟(3)中，所述連續(xù)采集是指在所述反射鏡勻速移動(dòng)過(guò)程中，對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行連續(xù)、等時(shí)間間隔采集多個(gè)數(shù)據(jù)；或者在所述反射鏡移動(dòng)過(guò)程中，按反射鏡等位移量間隔、連續(xù)地對(duì)所述電信號(hào)采集多個(gè)數(shù)據(jù)。

一種光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置，包括寬帶光源、可將所述寬帶光源分成三束光的三分光裝置、固定光程光路、反射鏡、直線(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)；所述寬帶光源連接至所述三分光裝置的輸入端，所述三分光裝置的第一輸出端連接至待測(cè)光波導(dǎo)器件，所述三分光裝置的第二輸出端連接至固定光程光路，所述三分光裝置的第三輸出端正對(duì)反射鏡，反射鏡固定在直線(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)上；

還包括第一合光器、第二合光器、可把反射鏡的反射光分成兩束光的分光器；所述反射鏡的反射光傳輸?shù)剿龇止馄鞯妮斎攵耍龇止馄鞯牡谝惠敵龆撕痛郎y(cè)光波導(dǎo)器件反射光的輸出端連接至所述第一合光器的輸入端，所述分光器的第二輸出端和所述固定光程光路的輸出端連接至所述第二合光器的輸入端；

還包括第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)；所述第一合光器的輸出端和第二合光器的輸出端分別連接到第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器，所述第一光電探測(cè)器和第二光電探測(cè)器的輸出端連接到可采集電信號(hào)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接至可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換和數(shù)值計(jì)算的計(jì)算機(jī)。

進(jìn)一步的，所述三分光裝置為1×3光纖耦合器或由兩個(gè)1×2光纖耦合器構(gòu)成的分光裝置；所述固定光程光路為光程恒定的光路或長(zhǎng)光纖或帶有固定反射面的光纖。

進(jìn)一步的，所述直線(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)的位移控制端連接至所述計(jì)算機(jī)。

綜上所述，本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)包括：(1)用兩組低相干干涉光和傅里葉變換方法可獲取同時(shí)包含了振幅譜和相位譜的全息譜。(2)本方法及裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是可同時(shí)測(cè)量光波導(dǎo)器件的振幅譜和相位譜，并消除光源光譜的影響。因在幅值譜r(v)的計(jì)算中，分子與分母同時(shí)包含了光源的振幅譜因子，相除后就消除了光源光譜不均勻性引起的測(cè)量誤差，且抗干擾能力強(qiáng)，精度高。(3)該方法可測(cè)量光波導(dǎo)器件的全息譜，還可應(yīng)用于生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)及物理量等的傳感，適用范圍廣。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法及裝置中的光電信息流圖(圖中虛線(xiàn)箭頭代表光及其傳輸方向，實(shí)線(xiàn)箭頭代表電信號(hào)連接及其流向)。

圖2為實(shí)施例2的光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法及裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為實(shí)施例3的光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法及裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為實(shí)施例4的光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法及裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為實(shí)施例5的光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法及裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為更清楚的說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合本發(fā)明所述光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法及裝置，優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。本發(fā)明實(shí)施例主要包括振幅譜和相位譜測(cè)量，只是所用到的方法略有不同，相應(yīng)地，基于該方法的測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)也略有不同。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面具體描述的內(nèi)容是說(shuō)明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1：如圖1所示，光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法的實(shí)施例是：寬帶光源是指其光譜分布范圍較寬(如大于20nm)的光源；用摻鉺光纖放大自發(fā)輻射(ase)光源作為寬帶光源1，其光譜范圍為1528-1610nm，輸出光功率為30mw；寬帶光源1輸出的光傳輸?shù)饺止庋b置2，三分光裝置2把寬帶光源1的輸出光分為三束光，這三束光分別記為第一束光、第二束光和第三束光，它們之間的分光比由三分光裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定；三分光裝置2輸出的第一束光入射到被測(cè)光波導(dǎo)器件3，光波導(dǎo)器件3的反射光作為第一信號(hào)光并傳輸?shù)降谝缓瞎馄?；三分光裝置2輸出的第二束光傳輸?shù)焦潭ü獬坦饴?，固定光程光路5是帶有固定反射面的一段光纖，經(jīng)固定光程光路5反射后的光作為第二信號(hào)光并傳輸?shù)降诙瞎馄?；三分光裝置2輸出的第三束光入射到反射鏡7，被反射鏡7反射的光作為參考光并通過(guò)光纖傳輸?shù)椒止馄?；反射鏡7是鍍有反射率為0.8的反射膜的直角棱鏡，安裝在直線(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)11上形成可移動(dòng)的反射鏡；分光器8是1×2或2×2的光纖耦合器，把參考光分為第一參考光和第二參考光；第一參考光和第二參考光分別傳輸?shù)降谝缓瞎馄?和第二合光器6；第一信號(hào)光和第一參考光在第一合光器4處產(chǎn)生干涉，形成干涉光a；第二信號(hào)光和第二參考光在第二合光器6處產(chǎn)生干涉，形成干涉光b；為獲得優(yōu)良的干涉信號(hào)，要求固定光程光路5能使第二信號(hào)光和第二參考光在產(chǎn)生干涉時(shí)有相近的光程，優(yōu)化的固定光程光路5是能使干涉時(shí)的第二信號(hào)光光程與第二參考光的平均光程相等；干涉光a和干涉光b分別經(jīng)第一光電探測(cè)器9和第二光電探測(cè)器10轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；所述第一光電探測(cè)器9和第二光電探測(cè)器10輸出的電信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)12的信號(hào)輸入端。

反射鏡7在200mm移動(dòng)范圍內(nèi)作直線(xiàn)勻速移動(dòng)；在反射鏡7勻速移動(dòng)過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12連續(xù)、同時(shí)、等時(shí)間間隔地采集第一光電探測(cè)器9和第二光電探測(cè)器10的輸出電信號(hào)，分別獲得由多個(gè)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12選用至少有2個(gè)輸入通道、每通道10位模數(shù)轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)容量為32mb的數(shù)據(jù)采集(daq)板卡，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12將數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b傳送到計(jì)算機(jī)13。

計(jì)算機(jī)13對(duì)數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b分別進(jìn)行傅里葉正變換得到fa和fb；按照光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法中所述振幅譜r(v)和相位譜的計(jì)算公式，用fa的模除以fb的模得到光波導(dǎo)器件3的振幅譜r(v)，用fa的虛部除以fa的實(shí)部再取其反正切函數(shù)的負(fù)值而得到光波導(dǎo)器件3的相位譜由計(jì)算出的振幅譜r(v)和相位譜構(gòu)成光波導(dǎo)器件3的全息譜。

光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置的實(shí)施例是：該測(cè)量裝置包括寬帶光源1及將所述寬帶光源1分成三束光的三分光裝置2、固定光程光路5、反射鏡7、直線(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)11；所述寬帶光源1是光譜范圍為1528-1600nm的摻鉺光纖放大自發(fā)輻射光源，連接至三分光裝置2的輸入端；所述三分光裝置2是由光纖耦合器構(gòu)成的、至少有三個(gè)輸出端的分光裝置，它可將輸入端的光分為至少三束光，其第一輸出端連接至待測(cè)光波導(dǎo)器件3，其第二輸出端連接至固定光程光路5，其第三輸出端輸出的光正對(duì)反射鏡7；所述反射鏡7固定在直線(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)11上。

還包括第一合光器4、第二合光器6、可把反射鏡7的反射光分成至少兩束光的分光器8；所述反射鏡7的反射光通過(guò)光纖傳輸?shù)剿龇止馄?的輸入端，所述分光器8的第一輸出端和待測(cè)光波導(dǎo)器件3反射光的輸出端連接至所述第一合光器4的輸入端，所述分光器8的第二輸出端和所述固定光程光路5的反射光輸出端連接至所述第二合光器6的輸入端；所述第一合光器4、第二合光器6、分光器8都為1×2或2×2的光纖耦合器；所述固定光程光路5是一段固定長(zhǎng)度的光纖，該段光纖的端面有固定的反射面，該段光纖的長(zhǎng)度是能使固定反射面反射的第二信號(hào)光和第二參考光在產(chǎn)生干涉時(shí)有相近的光程，優(yōu)化的該光纖長(zhǎng)度是能使第二信號(hào)光光程與第二參考光的平均光程相等。

還包括第一光電探測(cè)器9、第二光電探測(cè)器10、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12和計(jì)算機(jī)13；所述第一光電探測(cè)器9和第二光電探測(cè)器10都是雪崩光電二極管apd；所述第一合光器4的輸出端和第二合光器6的輸出端分別連接到第一光電探測(cè)器9和第二光電探測(cè)器10的光輸入端口，所述第一光電探測(cè)器9和第二光電探測(cè)器10的輸出端均連接到由多功能數(shù)據(jù)采集(daq)板卡構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12連接至可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換和數(shù)值計(jì)算的計(jì)算機(jī)13；所述多功能數(shù)據(jù)采集板卡至少有2路模擬輸入通道，其每個(gè)模擬通道有獨(dú)立的10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)和32mb的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；在反射鏡7勻速移動(dòng)過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)12連續(xù)、等時(shí)間間隔地采集第一光電探測(cè)器9和第二光電探測(cè)器10的電信號(hào)而得到數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b，計(jì)算機(jī)根據(jù)所述全息譜測(cè)量方法計(jì)算出光波導(dǎo)器件的全息譜。這樣就構(gòu)成了光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置。

實(shí)施例2：如圖2所示，光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法及裝置的實(shí)施例是：用經(jīng)光纖耦合的白熾燈或?qū)拵Оl(fā)光二極管或超輻射發(fā)光二極管作為寬帶光源，其光譜帶寬大于30nm，其輸出光功率大于10mw；寬帶光源輸出的光經(jīng)環(huán)行器c0傳輸?shù)饺止庋b置并分為三束光輸出；所述三分光裝置是由兩個(gè)光纖耦合器c1和c2組成的，其中一個(gè)光纖耦合器c1把輸入的寬帶光源分為兩束光，另一個(gè)光纖耦合器c2將這兩束光中的任意一束光再分為兩束光，這樣光纖耦合器c2輸出的兩束光和光纖耦合器c1輸出的另一束光構(gòu)成了三分光裝置的三束輸出光，分別記為第一束光、第二束光和第三束光，各光束之間的分光比由光纖耦合器的分光比參數(shù)決定。

利用光波傳輸?shù)目赡嫘裕止庋b置輸出的第一束光傳輸?shù)奖粶y(cè)光波導(dǎo)器件，光波導(dǎo)器件的反射光作為第一信號(hào)光并經(jīng)三分光裝置返回到光纖耦合器c1，光纖耦合器c1又同時(shí)作為第一合光器；三分光裝置輸出的第二束光經(jīng)環(huán)行器c5入射到固定光程光路，該固定光程光路是長(zhǎng)度固定的、在光纖端面有固定反射面的一段光纖，經(jīng)固定光程光路反射的光作為第二信號(hào)光并再經(jīng)環(huán)行器c5傳輸?shù)降诙瞎馄鱟3，所述第二合光器c3是1×2或2×2端口的光纖耦合器；三分光裝置輸出的第三束光通過(guò)1×2或2×2的光纖耦合器c4和準(zhǔn)直器入射到所述反射鏡；該反射鏡是鍍有反射膜的直角棱鏡，安裝在直線(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)上形成可移動(dòng)的反射鏡；該反射鏡反射的光作為參考光并再經(jīng)準(zhǔn)直器返回到所述光纖耦合器c4，該光纖耦合器c4作為分光器把返回的參考光分為第一參考光和第二參考光；所述第一參考光返回到光纖耦合器c1(即第一合光器)，第二參考光傳輸?shù)降诙瞎馄鱟3；第一信號(hào)光和第一參考光在第一合光器中產(chǎn)生干涉并形成干涉光a，干涉光a經(jīng)光纖耦合器c1和環(huán)行器c0傳輸?shù)降谝还怆娞綔y(cè)器pd1；第二信號(hào)光和第二參考光在第二合光器c3中產(chǎn)生干涉并形成干涉光b，干涉光b傳輸?shù)降诙怆娞綔y(cè)器pd2；第一光電探測(cè)器pd1和第二光電探測(cè)器pd2分別將干涉光a和干涉光b轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述光電探測(cè)器pd1和pd2都是雪崩光電二極管apd或光電倍增管。在所述環(huán)行器c0和環(huán)行器c5中，光的傳輸方向是入射到端口1的光可傳輸?shù)蕉丝?輸出，入射到端口2的光可傳輸?shù)蕉丝?輸出。

所述兩個(gè)光電探測(cè)器pd1和pd2輸出的電信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)輸入端；在所述反射鏡移動(dòng)過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)反射鏡的位移增量或步進(jìn)量、連續(xù)、等空間位移間隔地采集第一光電探測(cè)器pd1和第二光電探測(cè)器pd2輸出的電信號(hào)，分別獲得由多個(gè)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b，并把數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b傳送到計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)組a和b分別進(jìn)行傅里葉反變換得到fa和fb，按光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法中所述振幅譜r(v)和相位譜的計(jì)算公式，用fa的模除以fb的模得到光波導(dǎo)器件的振幅譜r(v)，用fa的虛部除以fa的實(shí)部并取其反正切函數(shù)而得到光波導(dǎo)器件的相位譜由計(jì)算出的振幅譜r(v)和相位譜構(gòu)成光波導(dǎo)器件的全息譜。

光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置的實(shí)施例是:該裝置包括超輻射發(fā)光二極管、環(huán)行器co和環(huán)行器c5、由1×2或2×2端口的兩個(gè)光纖耦合器c1和c2構(gòu)成的三分光裝置、1×2或2×2端口的光纖耦合器c3和c4、固定光程光路、反射鏡、準(zhǔn)直器、直線(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)、兩個(gè)光電探測(cè)器pd1和pd2、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)。該裝置的組成及連接關(guān)系是：超輻射發(fā)光二極管作為寬帶光源，其光譜范圍為1250-1450nm，超輻射發(fā)光二極管的輸出光連接到環(huán)行器c0的端口1，環(huán)行器c0的端口2連接至光纖耦合器c1的輸入端口，光纖耦合器c1的一個(gè)輸出端連接至光纖耦合器c2的一個(gè)輸入端，光纖耦合器c2的兩個(gè)輸出端和光纖耦合器c1的另一輸出端分別作為三分光裝置的第一輸出端、第二輸出端和第三輸出端，由兩個(gè)光纖耦合器c1和c2構(gòu)成三分光裝置；所述第一輸出端連接至待測(cè)光波導(dǎo)器件，所述第二輸出端連接到環(huán)行器c5的端口1，所述第三輸出端連接到光纖耦合器c4的一個(gè)輸入端；所述環(huán)行器c5的端口2連接到固定光程光路，所述固定光程光路是一段固定長(zhǎng)度的光纖，該段光纖的端面有固定的反射面；所述環(huán)行器c5的端口3連接到作為第二合光器的光纖耦合器c3的一個(gè)輸入端；所述光纖耦合器c4的輸出端連接到準(zhǔn)直器的輸入端，所述準(zhǔn)直器的輸出口正對(duì)反射鏡；所述反射鏡是鍍有反射膜的直角棱鏡，安裝在直線(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)上；所述光纖耦合器c4的另一個(gè)輸入端連接到所述光纖耦合器c3的另一個(gè)輸入端，所述光纖耦合器c3的輸出端連接到第二光電探測(cè)器pd2，所述環(huán)行器c0的端口3連接到第一光電探測(cè)器pd1；所述光電探測(cè)器pd1和光電探測(cè)器pd2的輸出端信號(hào)連接至由數(shù)據(jù)采集板卡構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述光電探測(cè)器pd1和光電探測(cè)器pd2是雪崩光電二極管apd或光電倍增管，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接至可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換和數(shù)值計(jì)算的計(jì)算機(jī)；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制信號(hào)可通過(guò)計(jì)算機(jī)或直接連接到直線(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)的控制端，可對(duì)直線(xiàn)移動(dòng)平臺(tái)的位移增量或步進(jìn)量、數(shù)據(jù)采集過(guò)程進(jìn)行同步控制；在所述準(zhǔn)直器和反射鏡之間的光傳輸通路是自由空間通路，其它的光連接和光傳輸通路采用光纖線(xiàn)路或自由空間通路。這樣就構(gòu)成了光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置。

在本實(shí)施例中，利用了光纖耦合器中光波傳輸?shù)碾p向可逆性，光纖耦合器c1、c2、c3和c4的輸入端和輸出端都可分別作為輸出端和輸入端使用，而可分別輸出和輸入光信號(hào)。因此，所述光纖耦合器c1的輸入端和輸出端分別輸出和輸入光時(shí)就構(gòu)成了第一合光器，所述光纖耦合器c4的輸入端和輸出端分別輸出和輸入光時(shí)就構(gòu)成了所述反射鏡反射光的分光器。在該全息譜測(cè)量裝置中，所述超輻射發(fā)光二極管發(fā)出的寬帶光源經(jīng)環(huán)行器c0、兩個(gè)光纖耦合器c1和c2可得到第一束光、第二束光和第三束光；所述第一束光傳輸?shù)奖粶y(cè)光波導(dǎo)器件，該光波導(dǎo)器件的反射光作為第一信號(hào)光并再經(jīng)光纖耦合器c2的輸入端和光纖耦合器c1的一個(gè)輸出端返回到光纖耦合器c1，此時(shí)的光纖耦合器c1作為第一合光器；所述第二束光經(jīng)環(huán)行器c5的端口1和端口2入射到固定光程光路，固定光程光路反射的光作為第二信號(hào)光并再經(jīng)環(huán)行器c5的端口3傳輸?shù)阶鳛榈诙瞎馄鞯墓饫w耦合器c3的一個(gè)輸入端；所述固定光程光路中光纖的長(zhǎng)度是能使其反射面反射的第二信號(hào)光和第二參考光在產(chǎn)生干涉時(shí)有相近的光程，優(yōu)化的光纖長(zhǎng)度是能使第二信號(hào)光光程與第二參考光的平均光程相等；所述第三束光通過(guò)光纖耦合器c4和準(zhǔn)直器入射到所述反射鏡，該反射鏡的反射光再經(jīng)準(zhǔn)直器返回到所述光纖耦合器c4并被分為第一參考光和第二參考光，此時(shí)的光纖耦合器c4又作為參考光的分光器；所述第一參考光再經(jīng)光纖耦合器c4的一個(gè)輸入端和光纖耦合器的輸出端返回到光纖耦合器c1(即第一合光器)，并與第一信號(hào)光在光纖耦合器c1中產(chǎn)生干涉而形成干涉光a；干涉光a再經(jīng)光纖耦合器c1的輸入端和環(huán)行器c0的端口3傳輸?shù)降谝还怆娞綔y(cè)器pd1；所述第二參考光再經(jīng)光纖耦合器c4的另一個(gè)輸入端輸出到光纖耦合器c3(即第二合光器)的一個(gè)輸入端，并與第二信號(hào)光在光纖耦合器c3中產(chǎn)生干涉而形成干涉光b；干涉光b經(jīng)光纖耦合器c3的輸出端傳輸?shù)降诙怆娞綔y(cè)器pd2；所述第一光電探測(cè)器pd1和第二光電探測(cè)器pd2分別將所述干涉光a和干涉光b轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，所述光電探測(cè)器pd1和pd2輸出的電信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集板卡的信號(hào)輸入端；在所述反射鏡移動(dòng)過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)根據(jù)反射鏡的位移量、連續(xù)、等空間位移間隔地采集兩個(gè)光電探測(cè)器pd1和pd2的電信號(hào)，分別獲得由多個(gè)數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b；數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b被傳送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)組a和b分別進(jìn)行傅里葉反變換得到fa和fb，按光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法中所述振幅譜r(v)和相位譜的計(jì)算公式，用fa的模除以fb的模得到光波導(dǎo)器件的振幅譜r(v)，用fa的虛部除以fa的實(shí)部并取其反正切函數(shù)而得到光波導(dǎo)器件的相位譜由計(jì)算出的振幅譜r(v)和相位譜構(gòu)成光波導(dǎo)器件的全息譜。這樣就實(shí)現(xiàn)了光波導(dǎo)器件全息譜的測(cè)量。

實(shí)施例3：如圖3和圖2所示，本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法與實(shí)施例2的區(qū)別在于，所述三分光裝置輸出的第二束光傳輸?shù)焦潭ü獬坦饴?；所述固定光程光路的透射光作為第二信?hào)光并傳輸?shù)阶鳛榈诙瞎馄鞯墓饫w耦合器c3的輸入端，與第二參考光干涉而形成干涉光b；本測(cè)量方法的其它部分與實(shí)施例2相同。

本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置與實(shí)施例2的區(qū)別在于，用一段固定長(zhǎng)度的光纖作為固定光程光路，所述三分光裝置的第二輸出端連接到所述固定光程光路的一端，所述固定光程光路的另一端連接到光纖耦合器c3的輸入端；所述固定光程光路中光纖的長(zhǎng)度約是實(shí)施例2中固定光程光路的光纖長(zhǎng)度的2倍長(zhǎng)，能使其透射的第二信號(hào)光與第二參考光有相近的光程，優(yōu)化的光纖長(zhǎng)度是能使第二信號(hào)光光程與第二參考光的平均光程相等；本測(cè)量裝置的其它組成和連接方式與實(shí)施例2相同。

實(shí)施例4：如圖4和圖2所示，本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置與實(shí)施例2的區(qū)別在于，所述三分光裝置是一個(gè)1×3的光纖耦合器c6，環(huán)行器c0的端口1連接到所述光纖耦合器c6的輸入端，所述光纖耦合器c6的第一輸出端、第二輸出端和第三輸出端分別連接到被測(cè)光波導(dǎo)器件、環(huán)行器c5的端口1和光纖耦合器c4的一個(gè)輸入端；利用光纖耦合器中光波傳輸?shù)目赡嫘?，光纖耦合器c6的輸入端和輸出端也可分別輸出和輸入光信號(hào)，所述光纖耦合器c6又作為第一合光器；本測(cè)量裝置的其它組成和連接方式與實(shí)施例2相同。

本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法與實(shí)施例2的區(qū)別在于，寬帶光源經(jīng)環(huán)行器c0輸入到1×3的光纖耦合器c6，所述光纖耦合器c6把寬帶光源分光為第一束光、第二束光和第三束光，光纖耦合器c6輸出的第一束光、第二束光和第三束光分別傳輸?shù)奖粶y(cè)光波導(dǎo)器件、環(huán)行器c5的端口1和光纖耦合器c4的一個(gè)輸入端；光波導(dǎo)器件反射的第一信號(hào)光和光纖耦合器c4分光的第一參考光分別經(jīng)光纖耦合器c6的第一輸出端和第三輸出端返回到光纖耦合器c6，并產(chǎn)生干涉信號(hào)a；干涉信號(hào)a經(jīng)所述光纖耦合器c6的輸入端和環(huán)行器c0的端口3傳輸?shù)降谝还怆娞綔y(cè)器pd1；計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b分別進(jìn)行傅里葉正變換得到fa和fb，按光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法中所述振幅譜r(v)和相位譜的計(jì)算公式，用fa的模除以fb的模得到光波導(dǎo)器件的振幅譜r(v)，用fa的虛部除以fa的實(shí)部并取其反正切函數(shù)的負(fù)值而得到光波導(dǎo)器件的相位譜由計(jì)算出的振幅譜r(v)和相位譜構(gòu)成光波導(dǎo)器件的全息譜；本測(cè)量方法的其它部分與實(shí)施例2相同。

實(shí)施例5：如圖5和圖2所示，本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置與實(shí)施例2的區(qū)別在于，在實(shí)施例2中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置的組成結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，增加環(huán)行器c7、環(huán)行器c8、1×2或2×2口的光纖耦合器c9，去除環(huán)行器c0；光纖耦合器c1和光纖耦合器c2構(gòu)成了三分光裝置，寬帶光源的輸出光連接到三分光裝置的輸入端(即光纖耦合器c1的輸入端)，所述三分光裝置的第一輸出端連接到環(huán)行器c7的端口1，所述環(huán)行器c7的端口2和端口3分別連接到被測(cè)光波導(dǎo)器件和光纖耦合器c9的一個(gè)輸入端，所述三分光裝置的第三輸出端連接到環(huán)行器c8的端口1，所述環(huán)行器c8的端口2和端口3分別連接到光纖耦合器c4的一個(gè)輸入端和光纖耦合器c9的另一個(gè)輸入端；所述光纖耦合器c9作為第一合光器，光纖耦合器c9的輸出端連接到第一光電探測(cè)器pd1；本測(cè)量裝置的其它組成及連接方式與實(shí)施例2相同，所述光纖耦合器c4的另一輸入端仍然連接到光纖耦合器c3的輸入端。

本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法與實(shí)施例2的區(qū)別在于，寬帶光源的輸出光直接傳輸?shù)饺止庋b置的輸入端(即光纖耦合器c1的輸入端)，由兩個(gè)光纖耦合器c1和c2構(gòu)成的三分光裝置將寬帶光源分為第一束光、第二束光和第三束光，所述第一束光經(jīng)環(huán)行器c7的端口1和端口2傳輸?shù)奖粶y(cè)光波導(dǎo)器件；被測(cè)光波導(dǎo)器件的反射光作為第一信號(hào)光，返回到環(huán)行器c7并經(jīng)環(huán)行器c7的端口3傳輸?shù)焦饫w耦合器c9的一個(gè)輸入端；所述第三束光經(jīng)環(huán)行器c8的端口1和端口2傳輸?shù)焦饫w耦合器c4的一個(gè)輸入端并從該輸入端返回第一參考光，該第一參考光再返回到環(huán)行器c8并經(jīng)其端口2和端口3傳輸?shù)焦饫w耦合器c9的另一個(gè)輸入端；輸入到光纖耦合器c9中的第一信號(hào)光和第一參考光產(chǎn)生干涉并形成干涉光a，干涉光a經(jīng)光纖耦合器c9的輸出端傳輸?shù)降谝还怆娞綔y(cè)器pd1；在反射鏡勻速移動(dòng)過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連續(xù)、等時(shí)間間隔、同時(shí)地采集第一光電探測(cè)器pd1和第二光電探測(cè)器pd2輸出的電信號(hào)，分別得到數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b；計(jì)算機(jī)根據(jù)所述全息譜測(cè)量方法計(jì)算出光波導(dǎo)器件的全息譜；本測(cè)量方法的其它部分與實(shí)施例2相同。

實(shí)施例6：參見(jiàn)圖2、圖3和圖4，本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法與實(shí)施例4的區(qū)別在于，所述三分光裝置輸出的第二束光傳輸?shù)焦潭ü獬坦饴?；所述固定光程光路的透射光作為第二信?hào)光并傳輸?shù)阶鳛榈诙瞎馄鞯墓饫w耦合器c3的輸入端，與第二參考光干涉而形成干涉光b；本測(cè)量方法的其它部分與實(shí)施例2相同。

本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置與實(shí)施例4的區(qū)別在于，用一段固定長(zhǎng)度的光纖作為固定光程光路，所述三分光裝置的第二輸出端連接到所述固定光程光路的一端，所述固定光程光路的另一端連接到光纖耦合器c3的輸入端；所述固定光程光路中光纖的長(zhǎng)度是能使其透射的第二信號(hào)光與第二參考光有相近的光程，優(yōu)化的光纖長(zhǎng)度是能使第二信號(hào)光光程與第二參考光的平均光程相等；本測(cè)量裝置的其它組成及連接方式與實(shí)施例4相同。

實(shí)施例7：參見(jiàn)圖2、圖3和圖5，本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法與實(shí)施例5的區(qū)別在于，所述三分光裝置輸出的第二束光傳輸?shù)焦潭ü獬坦饴?；所述固定光程光路的透射光作為第二信?hào)光并傳輸?shù)阶鳛榈诙瞎馄鞯墓饫w耦合器c3的輸入端，與第二參考光干涉而形成干涉光b；本測(cè)量方法的其它部分與實(shí)施例5相同。

本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置與實(shí)施例5的區(qū)別在于，用一段固定長(zhǎng)度的光纖作為固定光程光路，所述三分光裝置的第二輸出端連接到所述固定光程光路的一端，所述固定光程光路的另一端連接到光纖耦合器c3的輸入端；所述固定光程光路中光纖的長(zhǎng)度是能使其透射的第二信號(hào)光與第二參考光有相近的光程，優(yōu)化的光纖長(zhǎng)度是能使第二信號(hào)光光程與第二參考光的平均光程相等；本測(cè)量裝置的其它組成及連接方式與實(shí)施例5相同。

實(shí)施例8：參見(jiàn)圖2、圖4和圖5，本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置與實(shí)施例5的區(qū)別在于，所述三分光裝置是一個(gè)1×3的光纖耦合器c6，寬帶光源的輸出光連接到所述光纖耦合器c6的輸入端，所述光纖耦合器c6的第一輸出端、第二輸出端和第三輸出端分別連接到被測(cè)光波導(dǎo)器件、環(huán)行器c5的端口1和光纖耦合器c4的一個(gè)輸入端；本測(cè)量裝置的其它組成和連接方式與實(shí)施例5相同。

本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法與實(shí)施例5的區(qū)別在于，寬帶光源的輸出光輸入到光纖耦合器c6，所述光纖耦合器c6把寬帶光源分光為第一束光、第二束光和第三束光，光纖耦合器c6輸出的第一束光、第二束光和第三束光分別傳輸?shù)奖粶y(cè)光波導(dǎo)器件、環(huán)行器c5的端口1和光纖耦合器c4的一個(gè)輸入端；計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)組a和數(shù)據(jù)組b分別進(jìn)行傅里葉正變換得到fa和fb，按光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法中所述振幅譜r(v)和相位譜的計(jì)算公式，用fa的模除以fb的模得到光波導(dǎo)器件的振幅譜r(v)，用fa的虛部除以fa的實(shí)部并取其反正切函數(shù)的負(fù)值而得到光波導(dǎo)器件的相位譜由計(jì)算出的振幅譜r(v)和相位譜構(gòu)成光波導(dǎo)器件的全息譜；本測(cè)量方法的其它部分與實(shí)施例5相同。

實(shí)施例9：參見(jiàn)圖2、圖3、圖4和圖5，本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量方法與實(shí)施例8的區(qū)別在于，所述三分光裝置(即1×3端口的光纖耦合器c6)輸出的第二束光傳輸?shù)焦潭ü獬坦饴罚凰龉潭ü獬坦饴返耐干涔庾鳛榈诙盘?hào)光并傳輸?shù)阶鳛榈诙瞎馄鞯墓饫w耦合器c3的輸入端，與第二參考光干涉而形成干涉光b；本測(cè)量方法的其它部分與實(shí)施例8相同。

本實(shí)施例中光波導(dǎo)器件全息譜測(cè)量裝置與實(shí)施例8的區(qū)別在于，用一段固定長(zhǎng)度的光纖作為固定光程光路，所述三分光裝置的第二輸出端連接到所述固定光程光路的一端，所述固定光程光路的另一端連接到光纖耦合器c3的輸入端；所述固定光程光路中光纖的長(zhǎng)度是能使其透射的第二信號(hào)光與第二參考光有相近的光程，優(yōu)化的光纖長(zhǎng)度是能使第二信號(hào)光光程與第二參考光的平均光程相等；本測(cè)量裝置的其它組成及連接方式與實(shí)施例8相同。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不以本發(fā)明為限制，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。