1.一种光纤白光干涉差分谱仪,由光源(1)、阵列波导光栅(2)、光纤耦合器(3)、2×N光纤开关(4)、一对性能完全相同的光电探测器(5)、光电转换差动放大器(6)、数据采集模块(7)、数据总线(8)、计算机信号处理单元(9)、用于测量的光纤干涉仪模块(10)、用于信号监测的光谱分析仪(11)组成,其特征在于:宽谱光源(1)测量干涉仪(10)的输入端口a相连,阵列波导光栅AWG(2)的输入端口与光纤耦合器(3)的端口d相连接,光纤耦合器(3)的输入端c则与光纤干涉仪(10)的输出端口b相连接,光纤耦合器的另一端口e用于连接光谱分析仪(12);阵列波导光栅(2)的另一端N个输出端口与2×N光纤开关(4)的N个输入端口相连接,而2×N光纤开关(4)的两个输出端口则分别与光电探测器(5)的PD1和PD2连接;这两个光电探测器分别连接到放大器(6)的两个差分输入端子,经过差分放大后的电信号直接由数据采集模块7进行采集并经过数据总线(8)送入计算机(9)进行信号处理。
2.根据权利要求1所述的一种光纤白光干涉差分谱仪,其特征在于:所述的宽谱光源是LED光源、SLD光源、ASE光源中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种光纤白光干涉差分谱仪,其特征在于:所述的光纤白光干涉差分谱仪中的2×N光纤开关(4)用1×N光纤开关来进行替换,同时光电探测器(5)也相应的减少一个,差分测量时通过先进行N个光谱通道的逐个扫描测量后,然后通过在计算机中对近邻通道光谱信号进行差分来获得。
4.根据权利要求1所述的一种光纤白光干涉差分谱仪,其特征在于:所述的光纤干涉仪测量模块(10)的光学结构通过光纤干涉仪的输入端口a和输出端口b与差分谱仪相连,该光纤测量干涉仪是下述中的任意一种:
1)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中光纤迈克尔逊测量干涉仪,采用了一个3dB光纤耦合器,其中的两路分别作为测量臂和参考臂,且这两个光纤端分别镀有全反射镜;耦合器的另外两个端口则分别与该干涉差分谱仪相连接;
2)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中光纤迈克尔逊测量干涉仪,采用了一个3dB光纤耦合器,其中的两路分别作为测量臂和参考臂,测量臂的光纤端与一个光纤准直器相连接,准直器将光束准直后注入待测区的待测物质,然后经过平面反射镜将含有待测信息的光信号反射回来,而参考臂的光纤端则镀有全反射镜;耦合器的另外两个端口则分别与该干涉差分谱仪相连接;
3)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中Smith谐振型光纤迈克尔逊测量干涉仪,采用了一个3dB光纤耦合器,其中的两路分别作为测量臂和参考臂,在测量区借助于倏逝场完成光场与待测物质的相互作用,或者通过测量区借助于透射和反射光场完成与待测物质的直接相互作用,从而实现测量;这两个光纤干涉臂的一个与光纤准直器相连接,准直器将光束准直后注入待测区的待测物质,然后经过平面反射镜将含有待测信息的光信号反射回来,而另一个光纤臂的端面则镀有全反射镜;耦合器的另外两个端口则分别与一个固定的带有端面全反射镜的光纤端相连接,另一端与一个三端口光纤环形器的端口相连;通过该光纤环形器的端口1和端口3连接到本发明的干涉差分谱仪;
4)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中光纤马赫曾德测量干涉仪,采用了两个3dB光纤耦合器进行连接,其中的两路分别作为测量臂和参考臂;耦合器的另外两个端口则分别与该干涉差分谱仪相连接;
5)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中光纤马赫曾德测量干涉仪,采用了两个3dB光纤耦合器进行连接,其中的两路分别作为测量臂和参考臂;测量臂是由一对光纤准直器正对放置,两光纤准直器之间的空间形成测量区,测量通过准直光场与测量区的待测物质直接相互作用来实现;耦合器的另外两个端口则分别与该干涉差分谱仪相连接;
6)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中F-P型光纤测量干涉仪,采用了一个光纤F-P干涉仪,其中测量区位于F-P干涉腔中,通过F-P光学腔的多次往返于腔中待测物质进行直接相互作用实现干涉差分光谱的测量;采用光纤F-P干涉仪进行白光干涉差分测量的连接方式有两种:一种是透射式连接方式,直接将光纤F-P干涉仪的输入输出端与干涉差分谱仪的接口a和b进行连接,第二种是反射式连接方式,将光纤F-P干涉仪的输入端口与一个三端口光纤环形器的端口2相连接,经过多口1输入的光经过在F-P腔中待测物质反复相互作用后,干涉光信号被反射回来,经端口2,从端口3输出;干涉测量仪的输入输出端分别与干涉差分谱仪的接口a和b进行连接;
7)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中环形谐振腔型光纤测量干涉仪,采用了一个光纤环形谐振腔型干涉仪结构,其中测量区位于环形谐振干涉腔的光路上,通过该环形光学谐振腔的多次循环倏逝光场与测量区中待测物质进行相互作用实现干涉差分光谱的测量;
干涉测量仪的输入输出端分别与干涉差分谱仪的接口a和b进行连接;
8)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中的Sagnac型光纤测量干涉仪,采用了一个Sagnac光纤环结构,其中测量区位于光纤环的光路上,通过该环形光学光路的倏逝光场与测量区中待测物质进行相互作用,实现干涉差分光谱的测量;干涉测量仪的输入输出端分别与干涉差分谱仪的接口a和b进行连接。