專利名稱：一種基于光譜位相的高精度大量程間距測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)相干測(cè)量領(lǐng)域，具體涉及一種基于光譜位相的高精度大量程間距測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)透鏡的間距是決定光學(xué)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標(biāo)，直接影響光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量。因此人們提出了基于光學(xué)干涉的方法用來測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)透鏡的間距，如法國(guó)Fogale公司的LenScan鏡面定位儀所采用的時(shí)域光學(xué)相干層析技術(shù)(TimeDomain Optical Coherence Tomography, TD0CT),利用低相干光源和高精度延遲光路獲得較為精確的光學(xué)間距測(cè)量結(jié)果，然而該系統(tǒng)測(cè)量速度和測(cè)量精度受限于高精度延遲光路中機(jī)械移動(dòng)的速度和精度，測(cè)量速度慢、且測(cè)量精度容易受到溫度變化、振動(dòng)等外界因素的影響。因此為了提高測(cè)量速度、盡量減少測(cè)量系統(tǒng)對(duì)機(jī)械移動(dòng)的依賴，傅立葉域光學(xué)相干層析技術(shù)(Fourier Domain Optical Coherence Tomography, FD0CT)被應(yīng)用于光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)透鏡之間間距的測(cè)量。傅立葉域光學(xué)相干層析技術(shù)(FDOCT)分為譜域光學(xué)相干層析技術(shù)(SpectralDomain OCT)和掃頻光學(xué)相干層析技術(shù)(Sw印t Source 0CT)兩類。SDOCT選用寬帶光源和快速多通道光譜儀，SSOCT選用快速掃頻激光光源和平衡探測(cè)器。在探測(cè)器獲得干涉光譜信號(hào)后，通過傅立葉變換得到沿軸向的光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)部透鏡之間的間距測(cè)量結(jié)果。其最大測(cè)量范圍在SDOCT中主要受限于多通道光譜儀的光譜分辨率；在SSOCT中受限于掃頻光源的瞬時(shí)線寬。為了突破多通道光譜儀有限的光譜分辨率或者掃頻光源有限的瞬時(shí)線寬所限制的測(cè)量范圍，Hui Wang等人提出在SDOCT系統(tǒng)中采用光開關(guān)切換的雙參考臂，并通過位相調(diào)制方法消除鏡像，進(jìn)而拓展SDOCT系統(tǒng)量程的方法。該方法雖然能夠起到增大SDOCT系統(tǒng)的量程，但由于多參考臂的設(shè)置增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度，并且多參考臂之間的光學(xué)間距需要經(jīng)過復(fù)雜的標(biāo)定，否則將對(duì)待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)透鏡間距的測(cè)量結(jié)果帶來較大的誤差；此外，多參考臂的干涉信號(hào)是通過多次測(cè)量獲得的，測(cè)量速度較慢；并且當(dāng)待測(cè)光學(xué)系統(tǒng)在測(cè)量過程中發(fā)生由震動(dòng)導(dǎo)致的輕微軸向位移時(shí)，將產(chǎn)生間距測(cè)量的誤差。另外Adrian Bradu,Liviu Neagu等人提出通過聲光頻移器加載頻，同時(shí)在樣品臂和參考臂中使用環(huán)腔產(chǎn)生零光程位置不同的多組干涉信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)大量程光學(xué)間距測(cè)量的方法。該方法雖然有效拓展了 SSOCT的測(cè)量量程，拓展的范圍主要依賴于光信號(hào)在環(huán)腔中的循環(huán)次數(shù)，然而該方案只是考慮如何拓展SSOCT的干涉探測(cè)范圍，無法實(shí)現(xiàn)高精度的定量間距測(cè)量。為了實(shí)現(xiàn)高精度的定量間距測(cè)量需要采用相位敏感型OCT技術(shù)，該技術(shù)能夠同時(shí)測(cè)量干涉信號(hào)的幅度和相位，進(jìn)而通過相位信息實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)的測(cè)量精度。然而掃頻干涉光譜k空間的非線性采樣以及初始波數(shù)的不確定性會(huì)對(duì)位相探測(cè)的精度和穩(wěn)定性造成極大的影響。因此為了提高相位敏感型掃頻OCT技術(shù)中相位探測(cè)的精度，國(guó)外有多個(gè)研究小組提出了改進(jìn)方案:對(duì)于掃頻干涉光譜k空間的非線性采樣的改進(jìn)主要有兩種:分別是基于MZI的實(shí)時(shí)均勻頻率時(shí)鐘方法以及基于MZI的干涉光譜相位標(biāo)定方法；對(duì)于光源波數(shù)穩(wěn)定性的改進(jìn):美國(guó)麻省理工大學(xué)的J.G.Fujimoto研究小組采用新型的緩沖傅立葉域鎖模(buffered Fourier domain mode-locked, FDML)掃頻激光光源來提高光源的光譜穩(wěn)定性從而保證系統(tǒng)位相探測(cè)的穩(wěn)定性。Houston大學(xué)的R.K.Manapuram等人利用窄帶光纖布拉格光柵(fiber bragger grating, FBG)產(chǎn)生可調(diào)諧的TTL信號(hào)來動(dòng)態(tài)觸發(fā)數(shù)字采集卡，從而實(shí)現(xiàn)光源波數(shù)和數(shù)據(jù)采集的良好同步，減少采樣時(shí)間延遲引起的相位跳變?cè)肼?。Colorado大學(xué)的E.D.Moore等人提出自參考的掃頻相位靈敏干涉儀來衡量絕對(duì)距離,其利用附加干涉儀來檢測(cè)掃頻光源的瞬時(shí)頻率從而實(shí)時(shí)的校準(zhǔn)采樣間距，附加干涉儀的頻率監(jiān)測(cè)精度需要通過高光譜精度(0.1pm量級(jí))的氣體吸收池來實(shí)現(xiàn)。上述這些方法雖然能夠比較好的改進(jìn)掃頻光源初始波數(shù)的不確定性，但是都存在固有的缺點(diǎn)，需要引入較為復(fù)雜的器件。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于光譜位相的高精度大量程間距測(cè)量系統(tǒng)。本實(shí)用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種基于光譜位相的高精度大量程間距測(cè)量系統(tǒng)，包括掃頻光源，第一寬帶光纖耦合器，第二寬帶光纖耦合器，第三寬帶光纖耦合器，第四寬帶光纖耦合器，第五寬帶光纖耦合器，第六寬帶光纖耦合器，第七寬帶光纖耦合器，第八寬帶光纖環(huán)形器，第九寬帶光纖環(huán)形器，第一聲光頻移器，第二聲光頻移器，第一半導(dǎo)體光放大器，第二半導(dǎo)體光放大器，第一光隔離器，第二光隔離器，第一偏振控制器，第二偏振控制器，第三偏振控制器，第四偏振控制器，光程延遲線，第一光纖準(zhǔn)直器，第二光纖準(zhǔn)直器，待測(cè)樣品，透鏡，反射鏡，產(chǎn)生固定光程差的光纖，第一高帶寬平衡光電探測(cè)器，第二高帶寬平衡光電探測(cè)器，高速數(shù)據(jù)采集卡，計(jì)算機(jī)。掃頻光源通過第一寬帶光纖耦合器分別與間距測(cè)量單元中的第二寬帶光纖耦合器輸入端、標(biāo)定單元中的第三寬帶光纖耦合器的輸入端相連接。所述標(biāo)定單元:第三寬帶光纖耦合器的兩個(gè)輸出端分別與產(chǎn)生固定光程差的光纖的輸入端和第四寬帶光纖耦合器的其中一個(gè)輸入端相連接，產(chǎn)生固定光程差的光纖的輸出端與第四寬帶光纖耦合器另一輸入端相連接，第四寬帶光纖耦合器的兩個(gè)輸出端分別連接第一高帶寬平衡光電探測(cè)器的兩個(gè)輸入端，第一高帶寬平衡光電探測(cè)器的電路輸出端與高速數(shù)據(jù)采集卡的其中一個(gè)輸入信號(hào)通道相連接。所述間距測(cè)量單元:第二寬帶光纖耦合器的兩個(gè)輸出端分別與第五寬帶光纖耦合器和第六寬帶光纖耦合器的其中一個(gè)輸入端相連接，第五寬帶光纖耦合器的其中一個(gè)輸出端連接第一聲光頻移器的輸入端，第一聲光頻移器的輸出端連接第一半導(dǎo)體光放大器的輸入端，第一半導(dǎo)體光放大器的輸出端連接第一光隔離器的輸入端，第一光隔離器的輸出端連接第一偏振控制器的輸入端，第一偏振控制器的輸出端與第五寬帶光纖耦合器的另一輸入端相連接，構(gòu)成樣品臂的增益補(bǔ)償型光程失配循環(huán)腔，第五寬帶光纖耦合器的另一輸出端連接第一寬帶光纖環(huán)形器的輸入端，第一寬帶光纖環(huán)形器的第一輸出端連接第一光纖準(zhǔn)直器的輸入端，第一寬帶光纖環(huán)形器的第二輸出端連接第二偏振控制器的輸入端，第二偏振控制器的輸出端連接第七寬帶光纖耦合器的其中一個(gè)輸入端；第六寬帶光纖耦合器的其中一個(gè)輸出端連接第二聲光頻移器的輸入端，第二聲光頻移器的輸出端連接第二半導(dǎo)體光放大器的輸入端，第二半導(dǎo)體光放大器的輸出端連接第二光隔離器的輸入端，第二光隔離器的輸出端連接第三偏振控制器的輸入端，第三偏振控制器的輸出端連接光程延遲線的輸入端，光程延遲線的輸出端與第六寬帶光纖耦合器的另一輸入端相連接，構(gòu)成參考臂的增益補(bǔ)償型光程失配循環(huán)腔，第六寬帶光纖耦合器的另一輸出端連接第二寬帶光纖環(huán)形器的輸入端，第二寬帶光纖環(huán)形器的第一輸出端連接第二光纖準(zhǔn)直器的輸入端，第二寬帶光纖環(huán)形器的第二輸出端連接第四偏振控制器的輸入端，第四偏振控制器的輸出端連接第七寬帶光纖耦合器的另一輸入端；第七寬帶光纖耦合器的兩個(gè)輸出端分別連接第二高帶寬平衡光電探測(cè)器的兩個(gè)輸入端，第二高帶寬寬帶平衡光電探測(cè)器的電路輸出端與高速數(shù)據(jù)采集卡的另一輸入信號(hào)通道相連接。掃頻光源的觸發(fā)信號(hào)輸出端與高速數(shù)據(jù)采集卡觸發(fā)信號(hào)輸入端相連接。掃頻光源發(fā)出的低相干光進(jìn)入第一寬帶光纖耦合器后，一部分光進(jìn)入標(biāo)定單元，另一部分光進(jìn)入間距測(cè)量單元。進(jìn)入標(biāo)定單元的光經(jīng)過第三寬帶光纖耦合器后分成兩路，其中一路光經(jīng)過產(chǎn)生固定光程差的光纖后耦合回第四寬帶光纖耦合器，另一路光直接耦合回第四寬帶光纖耦合器，進(jìn)入第四寬帶光纖耦合器的兩路光產(chǎn)生干涉并由第一高帶寬平衡光電探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)；進(jìn)入間距測(cè)量單元的光通過第二寬帶光纖耦合器分成兩路，其中一路光進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器，另一路光進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器:進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器的光分出一部分光進(jìn)入第一寬帶光纖環(huán)形器的輸入端，進(jìn)入第一寬帶光纖環(huán)形器的光通過第一輸出端進(jìn)入第一光纖準(zhǔn)直器后射入待測(cè)樣品，從待測(cè)樣品反射回來的光在依次經(jīng)過第一寬帶光纖環(huán)形器的第一輸出端、第二輸出端和第二偏振控制器后，由第二偏振控制器進(jìn)入第七寬帶光纖耦合器。從第五寬帶光纖耦合器輸出的另一部分光通過第一聲光頻移器、第一半導(dǎo)體光放大器、第一光隔離器和第一偏振控制器后第二次進(jìn)入第五寬帶光纖率禹合器，第二次進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器的光同樣被分成兩部分，分別沿著上述路徑到達(dá)第七寬帶光纖耦合器和第三次進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器，以此類推，第N-1進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器的光也沿上訴路徑到達(dá)第七寬帶光纖耦合器和第N次進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器；同樣的進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器的光也分出一部分光通過第二寬帶光纖環(huán)形器輸出端，進(jìn)入第二寬帶光纖環(huán)形器的光通過第一輸出端進(jìn)入第二光纖準(zhǔn)直器后射入透鏡和反射鏡，反射回來的光在依次經(jīng)過第二寬帶光纖環(huán)形器的第一輸出端、第二輸出端和第四偏振控制器后，由第四偏振控制器進(jìn)入第七寬帶光纖耦合器。從第六寬帶光纖耦合器輸出的另一部分光通過第二聲光頻移器、第二半導(dǎo)體光放大器、第二光隔離器、第三偏振控制器和光程延遲線后第二次進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器，第二次進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器的光同樣被分成兩部分，分別沿著上述路徑到達(dá)第七寬帶光纖耦合器和第三次進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器，以此類推，第N-1進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器的光也沿上訴路徑到達(dá)第七寬帶光纖耦合器和第N次進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器。上述所有進(jìn)入第七寬帶光纖耦合器的光發(fā)生干涉，干涉信號(hào)經(jīng)第二高帶寬平衡光電探測(cè)器探測(cè)，兩路測(cè)量單元所測(cè)得的干涉信號(hào)被高速數(shù)據(jù)采集卡同步采集，采集到的信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的內(nèi)存中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，高速數(shù)據(jù)采集卡的觸發(fā)信號(hào)由掃頻光源產(chǎn)生，圖中實(shí)線部分為光纖，點(diǎn)劃線部分為電路連接線。與背景技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的有益效果是:該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)超大量程范圍內(nèi)不同區(qū)域樣品光與參考光的低相干干涉和不同區(qū)域干涉信號(hào)的空間編碼，并結(jié)合相位敏感型OCT技術(shù)，通過增加MZI構(gòu)成的標(biāo)定單元，實(shí)現(xiàn)大量程高精度的間距測(cè)量。該系統(tǒng)由于采集卡同步采樣兩個(gè)單元的干涉光譜信號(hào)，因而確保了兩個(gè)單元中掃頻光源起始波數(shù)和非線性光譜采樣的一致性。

圖1是本實(shí)用新型的基于光譜位相的高精度大量程間距測(cè)量系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例子對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。如圖1所示，本實(shí)用新型包括掃頻光源1，寬帶光纖耦合器2、標(biāo)定單元，間距測(cè)量單元，高速數(shù)據(jù)采集卡30以及計(jì)算機(jī)31。所述的標(biāo)定單元包括寬帶光纖耦合器26，寬帶光纖耦合器29，產(chǎn)生固定光程差的光纖27，高帶寬平衡光電探測(cè)器29 ;所述間距測(cè)量單元包括寬帶光纖耦合器3，寬帶光纖耦合器4，寬帶光纖耦合器9，寬帶光纖耦合器24，寬帶光纖環(huán)形器15,寬帶光纖環(huán)形器18,聲光頻移器5,聲光頻移器10,半導(dǎo)體光放大器6,半導(dǎo)體光放大器11，光隔離器7，光隔離器12，偏振控制器8，偏振控制器13，偏振控制器22，偏振控制器23，光程延遲線14，光纖準(zhǔn)直器16，光纖準(zhǔn)直器19，待測(cè)樣品17，透鏡20，反射鏡21以及高帶寬平衡光電探測(cè)器25。掃頻光源I通過第一寬帶光纖耦合器2分別與間距測(cè)量單元中的第二寬帶光纖耦合器3輸入端、標(biāo)定單元中的第三寬帶光纖耦合器26的輸入端相連接。所述標(biāo)定單元:第三寬帶光纖耦合器26的兩個(gè)輸出端分別與產(chǎn)生固定光程差的光纖27的輸入端和第四寬帶光纖耦合器28的其中一個(gè)輸入端相連接，產(chǎn)生固定光程差的光纖27的輸出端與第四寬帶光纖I禹合器28另一輸入端相連接,第四寬帶光纖I禹合器28的兩個(gè)輸出端分別連接第一高帶寬平衡光電探測(cè)器29的兩個(gè)輸入端，第一高帶寬平衡光電探測(cè)器29的電路輸出端與高速數(shù)據(jù)采集卡30的其中一個(gè)輸入信號(hào)通道相連接。所述間距測(cè)量單元:第二寬帶光纖耦合器3的兩個(gè)輸出端分別與第五寬帶光纖稱合器4和第六寬帶光纖稱合器9的其中一個(gè)輸入端相連接，第五寬帶光纖耦合器4的其中一個(gè)輸出端連接第一聲光頻移器5的輸入端，第一聲光頻移器5的輸出端連接第一半導(dǎo)體光放大器6的輸入端,第一半導(dǎo)體光放大器6的輸出端連接第一光隔離器7的輸入端,第一光隔離器7的輸出端連接第一偏振控制器8的輸入端，第一偏振控制器8的輸出端與第五寬帶光纖耦合器4的另一輸入端相連接，構(gòu)成樣品臂的增益補(bǔ)償型光程失配循環(huán)腔，第五寬帶光纖耦合器4的另一輸出端連接第一寬帶光纖環(huán)形器15的輸入端,第一寬帶光纖環(huán)形器15的第一輸出端連接第一光纖準(zhǔn)直器16的輸入端，第一寬帶光纖環(huán)形器15的第二輸出端連接第二偏振控制器22的輸入端,第二偏振控制器22的輸出端連接第七寬帶光纖耦合器24的其中一個(gè)輸入端；第六寬帶光纖耦合器9的其中一個(gè)輸出端連接第二聲光頻移器10的輸入端，第二聲光頻移器10的輸出端連接第二半導(dǎo)體光放大器11的輸入端，第二半導(dǎo)體光放大器11的輸出端連接第二光隔離器12的輸入端，第二光隔離器12的輸出端連接第三偏振控制器13的輸入端，第三偏振控制器13的輸出端連接光程延遲線14的輸入端，光程延遲線14的輸出端與第六寬帶光纖耦合器9的另一輸入端相連接，構(gòu)成參考臂的增益補(bǔ)償型光程失配循環(huán)腔，第六寬帶光纖耦合器9的另一輸出端連接第二寬帶光纖環(huán)形器18的輸入端，第二寬帶光纖環(huán)形器18的第一輸出端連接第二光纖準(zhǔn)直器19的輸入端，第二寬帶光纖環(huán)形器18的第二輸出端連接第四偏振控制器23的輸入端，第四偏振控制器23的輸出端連接第七寬帶光纖耦合器24的另一輸入端；第七寬帶光纖耦合器24的兩個(gè)輸出端分別連接第二高帶寬平衡光電探測(cè)器25的兩個(gè)輸入端，第二高帶寬寬帶平衡光電探測(cè)器25的電路輸出端與高速數(shù)據(jù)采集卡30的另一輸入信號(hào)通道相連接。掃頻光源I的觸發(fā)信號(hào)輸出端與高速數(shù)據(jù)采集卡30觸發(fā)信號(hào)輸入端相連接。圖中實(shí)線部分為光纖，點(diǎn)劃線部分為電路連接線。掃頻光源I發(fā)出的低相干光進(jìn)入第一寬帶光纖稱合器2后,一部分光進(jìn)入標(biāo)定單元，另一部分光進(jìn)入間距測(cè)量單元。進(jìn)入標(biāo)定單元的光經(jīng)過第三寬帶光纖耦合器26后分成兩路，其中一路光經(jīng)過產(chǎn)生固定光程差的光纖27后耦合回第四寬帶光纖耦合器28，另一路光直接耦合回第四寬帶光纖耦合器28，進(jìn)入第四寬帶光纖耦合器28的兩路光產(chǎn)生干涉并由第一高帶寬平衡光電探測(cè)器29進(jìn)行探測(cè)；進(jìn)入間距測(cè)量單元的光通過第二寬帶光纖耦合器3分成兩路，其中一路光進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器4，另一路光進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器9:進(jìn)入第五寬帶光纖稱合器4的光分出一部分光進(jìn)入第一寬帶光纖環(huán)形器15的輸入端，進(jìn)入第一寬帶光纖環(huán)形器15的光通過第一輸出端進(jìn)入第一光纖準(zhǔn)直器16后射入待測(cè)樣品17，從待測(cè)樣品17反射回來的光在依次經(jīng)過第一寬帶光纖環(huán)形器15的第一輸出端、第二輸出端和第二偏振控制器22后，由第二偏振控制器22進(jìn)入第七寬帶光纖耦合器24。從第五寬帶光纖稱合器4輸出的另一部分光通過第一聲光頻移器5、第一半導(dǎo)體光放大器6、第一光隔離器7和第一偏振控制器8后第二次進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器4，第二次進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器4的光同樣被分成兩部分，分別沿著上述路徑到達(dá)第七寬帶光纖耦合器24和第三次進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器4，以此類推，第N-1進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器4的光也沿上訴路徑到達(dá)第七寬帶光纖耦合器24和第N次進(jìn)入第五寬帶光纖耦合器4 ；同樣的進(jìn)入第六寬帶光纖I禹合器9的光也分出一部分光通過第二寬帶光纖環(huán)形器18輸出端,進(jìn)入第二寬帶光纖環(huán)形器18的光通過第一輸出端進(jìn)入第二光纖準(zhǔn)直器19后射入透鏡20和反射鏡21，反射回來的光在依次經(jīng)過第二寬帶光纖環(huán)形器18的第一輸出端、第二輸出端和第四偏振控制器23后，由第四偏振控制器23進(jìn)入第七寬帶光纖耦合器24。從第六寬帶光纖耦合器9輸出的另一部分光通過第二聲光頻移器10、第二半導(dǎo)體光放大器11、第二光隔離器12、第三偏振控制器13和光程延遲線14后第二次進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器9，第二次進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器9的光同樣被分成兩部分，分別沿著上述路徑到達(dá)第七寬帶光纖耦合器24和第三次進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器9，以此類推，第N-1進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器9的光也沿上訴路徑到達(dá)第七寬帶光纖耦合器24和第N次進(jìn)入第六寬帶光纖耦合器9。上述所有進(jìn)入第七寬帶光纖耦合器24的光發(fā)生干涉，干涉信號(hào)經(jīng)第二高帶寬平衡光電探測(cè)器25探測(cè)，兩路測(cè)量單元所測(cè)得的干涉信號(hào)被高速數(shù)據(jù)采集卡30同步采集，采集到的信號(hào)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)31的內(nèi)存中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，高速數(shù)據(jù)采集卡30的觸發(fā)信號(hào)由掃頻光源I產(chǎn)生，圖中實(shí)線部分為光纖，點(diǎn)劃線部分為電路連接線。
權(quán)利要求1.一種基于光譜位相的高精度大量程間距測(cè)量系統(tǒng)，包括掃頻光源，第一寬帶光纖耦合器，第二寬帶光纖耦合器，第三寬帶光纖耦合器，第四寬帶光纖耦合器，第五寬帶光纖耦合器，第六寬帶光纖耦合器，第七寬帶光纖耦合器，第八寬帶光纖環(huán)形器，第九寬帶光纖環(huán)形器，第一聲光頻移器，第二聲光頻移器，第一半導(dǎo)體光放大器，第二半導(dǎo)體光放大器，第一光隔離器，第二光隔離器，第一偏振控制器，第二偏振控制器，第三偏振控制器，第四偏振控制器，光程延遲線，第一光纖準(zhǔn)直器，第二光纖準(zhǔn)直器，待測(cè)樣品，透鏡，反射鏡，產(chǎn)生固定光程差的光纖，第一高帶寬平衡光電探測(cè)器，第二高帶寬平衡光電探測(cè)器，高速數(shù)據(jù)采集卡，計(jì)算機(jī)； 其特征在于:掃頻光源通過第一寬帶光纖耦合器分別與間距測(cè)量單元中的第二寬帶光纖耦合器輸入端、標(biāo)定單元中的第三寬帶光纖耦合器的輸入端相連接；所述標(biāo)定單元:第三寬帶光纖耦合器的兩個(gè)輸出端分別與產(chǎn)生固定光程差的光纖的輸入端和第四寬帶光纖耦合器的其中一個(gè)輸入端相連接，產(chǎn)生固定光程差的光纖的輸出端與第四寬帶光纖耦合器另一輸入端相連接，第四寬帶光纖耦合器的兩個(gè)輸出端分別連接第一高帶寬平衡光電探測(cè)器的兩個(gè)輸入端，第一高帶寬平衡光電探測(cè)器的電路輸出端與高速數(shù)據(jù)采集卡的其中一個(gè)輸入信號(hào)通道相連接；所述間距測(cè)量單元:第二寬帶光纖耦合器的兩個(gè)輸出端分別與第五寬帶光纖耦合器和第六寬帶光纖耦合器的其中一個(gè)輸入端相連接，第五寬帶光纖耦合器的其中一個(gè)輸出端連接第一聲光頻移器的輸入端，第一聲光頻移器的輸出端連接第一半導(dǎo)體光放大器的輸入端，第一半導(dǎo)體光放大器的輸出端連接第一光隔離器的輸入端，第一光隔離器的輸出端連接第一偏振控制器的輸入端，第一偏振控制器的輸出端與第五寬帶光纖耦合器的另一輸入端相連接，構(gòu)成樣品臂的增益補(bǔ)償型光程失配循環(huán)腔，第五寬帶光纖耦合器的另一輸出端連接第一寬帶光纖環(huán)形器的輸入端，第一寬帶光纖環(huán)形器的第一輸出端連接第一光纖準(zhǔn)直器的輸入端，第一寬帶光纖環(huán)形器的第二輸出端連接第二偏振控制器的輸入端，第二偏振控制器的輸出端連接第七寬帶光纖耦合器的其中一個(gè)輸入端；第六寬帶光纖耦合器的其中一個(gè)輸出端連接第二聲光頻移器的輸入端，第二聲光頻移器的輸出端連接第二半導(dǎo)體光放大器的輸入端，第二半導(dǎo)體光放大器的輸出端連接第二光隔離器的輸入端，第二光隔離器的輸出端連接第三偏振控制器的輸入端，第三偏振控制器的輸出端連接光程延遲線的輸入端 ，光程延遲線的輸出端與第六寬帶光纖耦合器的另一輸入端相連接，構(gòu)成參考臂的增益補(bǔ)償型光程失配循環(huán)腔，第六寬帶光纖耦合器的另一輸出端連接第二寬帶光纖環(huán)形器的輸入端，第二寬帶光纖環(huán)形器的第一輸出端連接第二光纖準(zhǔn)直器的輸入端，第二寬帶光纖環(huán)形器的第二輸出端連接第四偏振控制器的輸入端，第四偏振控制器的輸出端連接第七寬帶光纖耦合器的另一輸入端；第七寬帶光纖耦合器的兩個(gè)輸出端分別連接第二高帶寬平衡光電探測(cè)器的兩個(gè)輸入端，第二高帶寬寬帶平衡光電探測(cè)器的電路輸出端與高速數(shù)據(jù)采集卡的另一輸入信號(hào)通道相連接；掃頻光源的觸發(fā)信號(hào)輸出端與高速數(shù)據(jù)采集卡觸發(fā)信號(hào)輸入端相連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于光譜位相的高精度大量程間距測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)超大量程范圍內(nèi)不同區(qū)域樣品光與參考光的低相干干涉和不同區(qū)域干涉信號(hào)的空間編碼，并結(jié)合相位敏感型OCT技術(shù)，通過增加MZI構(gòu)成的標(biāo)定單元，實(shí)現(xiàn)大量程高精度的間距測(cè)量。該系統(tǒng)由于采集卡同步采樣兩個(gè)單元的干涉光譜信號(hào)，因而確保了兩個(gè)單元中掃頻光源起始波數(shù)和非線性光譜采樣的一致性。利用基于光譜位相的方法，不需對(duì)每個(gè)掃頻周期的標(biāo)定干涉光譜信號(hào)進(jìn)行等波數(shù)間隔標(biāo)定，縮短了數(shù)據(jù)處理時(shí)間，且能夠大大降低掃頻光源抖動(dòng)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
文檔編號(hào)G01B11/14GK203083533SQ20132003227
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者丁志華, 沈毅, 王川, 顏揚(yáng)治, 王玲, 張雨東 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)