1.一种利用马赫‑曾德尔干涉仪结构的微波光子滤波器测量液体折射率(盐度)的装置包括:
宽谱光源(101),用于产生放大的自发辐射光(Amplified spontaneous emission light),其输出端口连接电光调制器(102)的输入端口;
电光调制器(102),用于将频率范围为f1‑f2的射频信号调制到电光调制器上,即形成以FSR(Free spectral range)为周期的频谱,其中FSR为微波光子滤波器的自由频谱范围,FSR=c/(2ne|L2‑L1|),c为光的传播速度,ne为传感光纤和参考光纤的折射率,L1和L2分别为传感光纤(203)和参考光纤(204)的长度,且f1和f2满足:|f2‑f1|=nFSR;该电光调制器(102)包含两个端口,其输入端口连接宽谱光源(101)的输出端口,输出端口连接马赫‑曾德尔干涉仪(103)的其中一个输入端口;
马赫‑曾德尔干涉仪(103),包含输入端口a和输入端口b,以及输出端口c和输出端口d,马赫‑曾德尔干涉仪(103)的a端口或b端口连接电光调制器(102)的输出端口;该马赫‑曾德尔干涉仪(103)用于形成微波光子干涉,且该马赫‑曾德尔干涉仪(103)其中一臂包含两种不同类型的光纤接头,该两种不同类型的光纤接头相连接,待测溶液位于该马赫‑曾德尔干涉仪(103)一臂的两种不同类型的光纤接头之间,当待测液体折射率(盐度)发生改变时,该马赫‑曾德尔干涉仪(103)一臂的射频损耗发生改变,从而影响微波光子滤波器的频率响应;
光电探测器(104),连接马赫‑曾德尔干涉仪(103)的c端口或d端口,用来把调制了射频信号的光信号转化为电信号;
频谱分析模块(105),用来把光电探测器输出的电信号转化为频率域的输出,通过对不同频率的电信号响应形成微波光子滤波器的频率响应,即显示输出信号的频谱。
2.如权利要求1所述的系统,其特征为:所述马赫‑曾德尔干涉仪(103)包含如下构成:输入2×2光学耦合器(201),包含两个输入光端口a1和b1,两个输出光端口c1和d1,其中a1和b1分别作为马赫‑曾德尔干涉仪(103)的a端口和b端口,c1和d1分别连接传感光纤(203)和参考光纤(204),或者c1和d1分别连接参考光纤(204)和传感光纤(203);
输出2×2光学耦合器(202),包含两个输入光端口a2和b2,两个输出光端口c2和d2,其中c2和d2分别作为马赫‑曾德尔干涉仪(103)的c端口和d端口,a2和b2分别连接传感光纤(203)和参考光纤(204),或者a2和b2分别连接参考光纤(204)和传感光纤(203);
传感光纤(203),该光纤为长度为L1,其中,该传感光纤包含两种不同类型的光纤接头,且该两种不同类型的光纤接头相连接,待测溶液位于两种不同类型的光纤接头之间;
参考光纤(204),该光纤为长度为L2,放置于温度和应力较为稳定的地方,用来形成微波光子干涉。
3.如权利要求1所述的系统,其特征为:传感光纤(203)所包含两种不同类型的光纤接头为PC(Physical Contact)型光纤接头和APC(Angle Physical Contact)型光纤接头。
4.如权利要求1所述的系统,其特征为:为了保证微波光子滤波器能够正常工作并实现较高灵敏度的传感,参考光纤(204)中增加光衰减器(205),通过调节光衰减器(205)使得微波光子滤波器频率谐振曲线陷波深度Er(dB)较大,其中,微波光子滤波器频率谐振曲线陷波深度Er(dB)定义为:所测得的扫频谱中的最大射频功率值和最小射频功率值的差值,即Er=Pmax‑Pmin,Pmax为为扫频谱中的最大射频功率值,Pmin为扫频谱中的最小射频功率值。
5.如权利要求1所述的系统,其特征为:当待测液体不同,由于液体折射率会不同,所探测到的最小射频信号功率发生变化;该微波光子滤波器的液体折射率(盐度)传感系统可以采用测量微波光子滤波器谐振频率处的最小射频功率的方法得到。
6.如权利要求1所述的系统,
可根据如下方法确定微波光子滤波器谐振频率处的最小射频功率:a)确定宽谱光源的输出光功率PBOS,以及加载到电光调制器上射频信号的功率,或者射频功率对应的射频电压数值;
b)在每种液体折射率(盐度)下,测量光电探测器的扫频谱,读取扫频谱中n个最小值Pminn(dBm),{Pmin1,Pmin2...Pminn};计算n个最小值 的平均值,即
c)或者在每种液体折射率(盐度)下,测量光电探测器的扫频谱,读取扫频谱中n个最小值中的一个,重复扫描n1次,计算n1个最小值 的平均值,即d)将上述根据a)和b)或者根据a)和c)测量的方法形成数据库。
7.如权利要求1所述的系统,其特征为:在实际测量中,对于不同的待测液体,用权利要求6中对应的检测方法进行测量,所得结果与权利要求6所述方法中形成的数据库进行对比,进而得到待测液体折射率(盐度)。