一種紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法
【專利摘要】本發明提供一種紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，步驟1：驅動待測發射機發射調制信號，利用經過校準的紫外光譜儀掃描調制信號在220nm～780nm范圍內的光譜輻射能量分布；步驟2：通過積分方法計算分別求得380nm～780nm可見光段的光譜輻射能量和220nm～780nm整個譜段的全部光譜總輻射能量；步驟3：計算可見光抑制比步驟4：通過對輻射面多個位置進行測量求出各個測量點的可見光抑制比平均值。采用上述方案，校準后的紫外光譜儀可用來測量光源的相對光譜功率，為得到光源的各波段能量分布，本發明采用分部積分求面積的方法，計算各波段的輻射能量。
【專利說明】一種紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于紫外光通信收發模塊校準【技術領域】，尤其涉及的是一種紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法。

【背景技術】
[0002]紫外光通信作為一種新型的軍事通信系統，具有低竊聽率、高抗干擾性、全方位性、易組網等優點，成為國內外各軍事強國爭先研究的焦點。紫外光通信系統理想的光源在日盲區應具有較窄帶寬，目前可適用于紫外光通信的光源有紫外氣體放電燈(如低壓汞燈)、紫外激光器、紫外LED。其中紫外激光器和紫外LED的光譜均具有較窄的帶寬，而且沒有多余的譜線，是比較理想的紫外通信用光源，但是紫外激光器價格昂貴、光路調試復雜、體積大等因素限制了其實用化；而紫外LED的功率較小，無法達到光通信的傳輸能量要求。
[0003]氣體放電燈成為工程化紫外光通信系統的發光光源，利用放電燈進行光學傳輸的思想在很多公開的專利中都有提及，如1975年公開的Martin R.Dachs申請的美國專利3900404 ；1985年公開的Shinichi Nakada申請的日本專利JP60032443 ；1997年公開的Michael Smith申請的美國專利5657145。我國的紫外光通信起步較晚，但是在本領域也有很多相關的已授權專利或申請公開的發明專利和實用新型專利，如2007年公開的中國科學院上海光機所申請的名為“紫外光通信系統”的發明和實用新型專利，對應專利號分別為ZL 200610116264.9, ZL 200620046090.9 ;北京郵電大學于2012年申請公開的名為“一種紫外光通信方法和紫外光通信系統”和“紫外光通信的方法和發射機”的發明專利，對應申請號分別為201210076043.9,201210076410.5 ;中國人民解放軍國防科學技術大學于2012年申請公開的名為“一種基于無極紫外通信的信號發射裝置及方法”，對應申請號為201210282383.7。以上的專利主要介紹了以氣體放電燈作為發射端機光源的紫外光通信系統組成及工作過程，并沒有對發射端機光源的光譜輻射的測試需求及測試方法進行描述。
[0004]由于氣體放電燈具有寬光譜或多譜線，在日盲區邊界甚至可見光波段有一定的輻射能量，大大降低了紫外光通信的保密性。為了抑制光源的可見光成分，一般在光源輸出口放置濾光片，即使經過濾光，光源在日盲區以外的其它譜段仍可能存在很強的輻射，為保證紫外光通信系統的保密性，必須對紫外光源的可見光成分進行監測，由于發射端機工作時，光源發射的是調制光，所以直接采用輻射計或功率計測量發射機的總輻射強度和可見光段輻射強度均比較困難。目前尚未查到紫外調制光源能量分布的測試方法。
[0005]現階段能夠測量紫外輻射的儀器主要有紫外光譜儀、紫外輻射照度計、紫外光功率計等，均不能實現“可見光抑制比”的測量，主要存在以下幾個方面的缺陷:
[0006](I)紫外光譜儀:紫外光譜儀是指測量范圍涵蓋紫外波段的光譜分析儀，多采用光柵分光；采用光電倍增管、紫外加強Si探測或CCD進行探測；具有波長校準功能，波長精度小于0.2nm。但是沒有光輻射校準功能，輸出信號沒有考慮探測器的光譜響應率、光柵的衍射效率等因素的影響，不能準確測試光源的光譜輻射。
[0007](2)紫外輻射照度計:一般含有帶通玻璃濾光器或干涉濾光器，使其工作于特定的波長范圍，如320nm?390nm、365nm、290nm?320nm及253.7nm。因此,紫外福射照度計僅適用于測量紫外某一波段的輻射能量，而對整個紫外波段甚至可見光波段能量束手無策。
[0008](3)紫外光功率計:一般采用Si作為探測器材料，可測量200nm?IlOOnm范圍的光功率，但是每次只能在一個波長點測量，不能測量寬光譜或多譜線的光源。
[0009]上述中紫外輻射照度計、紫外光功率計主要測試連續光，而發射端機工作時處于調制狀態，使得測試結果不可靠。
[0010]因此，現有技術存在缺陷，需要改進。


【發明內容】

[0011]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法。
[0012]本發明的技術方案如下:
[0013]一種紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其中，包括以下步驟:
[0014]步驟1:驅動待測發射機發射調制信號，利用校準后的紫外光譜儀對調制信號220nm?780nm波段光譜進行掃描，得到220nm?380nm紫外波段和380nm?780nm可見光波段的輻射能量分布；
[0015]步驟2:通過積分方法計算分別求得380nm?780nm可見光段的光譜福射能量和220nm?780nm整個譜段的全部光譜總輻射能量；
[0016]步驟3:計算可見光抑制比JVf , M=可見光段的光譜輻射能量/全部光譜總輻射能量，其中，可見光段的光譜的范圍為380nm?780nm的光；整個譜段的全部光譜的范圍Λ/ zz(jnm?780nm ；
[0017]步驟4:通過對輻射面多個位置進行測量求出各個測量點的可見光抑制比平均值。
[0018]所述的紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其中，所述步驟I之前還執行:校準待測發射機發出包含可見光譜的紫外光譜信號的步驟；具體為:將待測發射機發出包含可見光譜的紫外光譜信號經過測量窗口，進入空間光學耦合裝置并將輻射的光譜信號耦合至紫外光譜儀的入射狹縫，實時驅動光譜儀實現光柵掃描。
[0019]所述的紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其中，所述測量窗口設置有多個測量孔，使紫外光譜信號順利通過所述測量窗口。
[0020]所述的紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其中，將所述紫外光譜儀狹縫端用光纖作為輻射光輸入的傳輸介質，由聚光物鏡收集輻射光再耦合至所述光纖，實現與所述入射狹縫的耦合。
[0021]所述的紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其中，首先對紫外光譜儀進行波長校準，校準過程為:將532nm激光頻率鎖定在碘分子的超精細譜線上，并通過外部倍頻腔得到266nm激光，然后利用266nm激光器輸入到紫外光譜儀入射狹縫，校準紫外光譜儀波長；然后利用氘燈和齒鎢燈對紫外光譜儀的輻射進行定標，將氘燈固定在光源夾具上，調節升降臺和俯仰臺，使氘燈出射光垂直入射到紫外光譜儀狹縫中心，利用氘燈200nm?380nm的標準數據校準光譜儀，將氘燈用鹵鎢燈替換，校準光譜儀在380nm?780nm的輻射；最后利用校準后的紫外光譜儀掃描被測調制光源光譜，得到380nm?780nm可見光段的光譜輻射能量和220nm?780nm整個譜段的全部光譜總輻射能量。
[0022]所述的紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其中，所述積分方法為利用分部積分的方法得到不同波長范圍內相對光譜功率曲線與橫軸之間的面積，計算分別求得380nm?780nm可見光段的光譜福射能量和220nm?780nm整個譜段的全部光譜總福射能量。
[0023]采用上述方案:
[0024](I)首次提出利用“可見光抑制比”作為紫外光通信發射端機保密性的考核參數。
[0025](2)首次提出利用校準后的紫外光譜儀測試調制光源的功率分布。
[0026](3)精密位移控制技術:在校準紫外光譜儀光輻射過程中，需要將氘燈/鹵鎢燈的出射光垂直入射到光譜儀的狹縫中心。本發明采用升降臺、俯仰臺、光源夾具等構成精密位移控制系統，保證光譜儀校準所需條件。
[0027](4)紫外光譜儀校準技術:目前紫外光譜儀主要測量光源光波長，輸出信號為探測器的直接響應，沒有考慮探測器的光譜響應率、光柵衍射效率、轉折鏡等因素對光輻射測量的影響。本發明利用紫外標準波長源對紫外光譜儀進行波長定標后，利用氘燈/鹵鎢燈對紫外光譜儀進行了光輻射定標，保證了數據的準確可靠。
[0028](5)數據采集及處理技術:校準后的紫外光譜儀可用來測量光源的相對光譜功率，為得到光源的各波段能量分布，本發明采用分部積分求面積的方法，計算各波段的輻射能量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為本發明發射機光抑制比測量原理框圖。
[0030]圖2為本發明空間耦合裝置示意圖。
[0031]圖3為本發明紫外光譜儀波長校準系統示意圖。
[0032]圖4為本發明紫外光譜儀輻射校準系統示意圖。
[0033]圖5為本發明紫外調制光源相對光譜功率。

【具體實施方式】
[0034]以下結合附圖和具體實施例，對本發明進行詳細說明。
[0035]實施例1
[0036]本發明提供一種紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其中，包括以下步驟:
[0037]步驟1:驅動待測發射機發射調制信號，利用校準后的紫外光譜儀對調制信號220nm?780nm波段光譜進行掃描，得到220nm?380nm紫外波段和380nm?780nm可見光波段的輻射能量分布；
[0038]步驟2:通過積分方法計算分別求得380nm?780nm可見光段的光譜輻射能量和220nm?780nm整個譜段的全部光譜總輻射能量；
[0039]步驟3:計算可見光抑制比M復=可見光段的光譜輻射能量/全部光譜總輻射能量，其中，可見光段的光譜的范圍為380nm~780nm的光；整個譜段的全部光譜的范圍為220nm~780nm ；
[0040]步驟4:通過對輻射面多個位置進行測量求出各個測量點的可見光抑制比平均值。
[0041]上述方法中，所述步驟I之前還執行:校準待測發射機發出包含可見光譜的紫外光譜信號的步驟；具體為:將待測發射機發出包含可見光譜的紫外光譜信號經過測量窗口，進入空間光學耦合裝置并將輻射的光譜信號耦合至紫外光譜儀的入射狹縫，實時驅動光譜儀實現光柵掃描。
[0042]上述方法中，所述測量窗口設置有多個測量孔，使紫外光譜信號順利通過所述測量窗口。
[0043]上述方法中，將所述紫外光譜儀狹縫端用光纖作為輻射光輸入的傳輸介質，由聚光物鏡收集輻射光再耦合至所述光纖，實現與所述入射狹縫的耦合。
[0044]上述方法中，首先對紫外光譜儀進行波長校準，校準過程為:將532nm激光頻率鎖定在碘分子的超精細譜線上，并通過外部倍頻腔得到266nm激光，然后利用266nm激光器輸入到紫外光譜儀入射狹縫，校準紫外光譜儀波長；然后利用氘燈和齒鎢燈對紫外光譜儀的輻射進行定標，將氘燈固定在光源夾具上，調節升降臺和俯仰臺，使氘燈出射光垂直入射到紫外光譜儀狹縫中心，利用氘燈200nm~380nm的標準數據校準光譜儀，將氘燈用鹵鎢燈替換，校準光譜儀在380nm~780nm的輻射；最后利用校準后的紫外光譜儀掃描被測調制光源光譜，得到380nm~780nm可見光段的光譜輻射能量和220nm~780nm整個譜段的全部光譜總輻射能量。
[0045]上述方法中，所述積分方法為利用分部積分的方法得到不同波長范圍內相對光譜功率曲線與橫軸之間的面積，計算分別求得380nm~780nm可見光段的光譜輻射能量和220nm~780nm整個譜段的全部光譜總輻射能量。
[0046]進一步而言，本發明將可見光段(380nm~780nm)輻射能量與輻射出的全部光譜(220nm~780nm)輻射能量的比值定義為“可見光抑制比”，作為衡量發射端機性能的考核性參數，如公式一所示，公式一:
[0047]

【權利要求】
1.一種紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:驅動待測發射機發射調制信號，利用校準后的紫外光譜儀對調制信號220nm?780nm波段光譜進行掃描，得到220nm?380nm紫外波段和380nm?780nm可見光波段的輻射能量分布； 步驟2:通過積分方法計算分別求得380nm?780nm可見光段的光譜福射能量和220nm?780nm整個譜段的全部光譜總輻射能量； 步驟3:計算可見光抑制比H ,夏=可見光段的光譜輻射能量/全部光譜總輻射能量，其中，可見光段的光譜的范圍為380nm?780nm的光；整個譜段的全部光譜的范圍為220nm?780nm ； 步驟4:通過對輻射面多個位置進行測量求出各個測量點的可見光抑制比平均值。
2.如權利要求1所述的紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其特征在于，所述步驟I之前還執行:校準待測發射機發出包含可見光譜的紫外光譜信號的步驟；具體為:將待測發射機發出包含可見光譜的紫外光譜信號經過測量窗口，進入空間光學耦合裝置并將輻射的光譜信號耦合至紫外光譜儀的入射狹縫，實時驅動光譜儀實現光柵掃描。
3.如權利要求2所述的紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其特征在于，所述測量窗口設置有多個測量孔，使紫外光譜信號順利通過所述測量窗口。
4.如權利要求3所述的紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其特征在于，將所述紫外光譜儀狹縫端用光纖作為輻射光輸入的傳輸介質，由聚光物鏡收集輻射光再耦合至所述光纖，實現與所述入射狹縫的耦合。
5.如權利要求4所述的紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其特征在于，首先對紫外光譜儀進行波長校準，校準過程為:將532nm激光頻率鎖定在碘分子的超精細譜線上，并通過外部倍頻腔得到266nm激光，然后利用266nm激光器輸入到紫外光譜儀入射狹縫，校準紫外光譜儀波長；然后利用氘燈和齒鎢燈對紫外光譜儀的輻射進行定標，將氘燈固定在光源夾具上，調節升降臺和俯仰臺，使氘燈出射光垂直入射到紫外光譜儀狹縫中心，利用氘燈200nm?380nm的標準數據校準光譜儀，將氘燈用鹵鎢燈替換，校準光譜儀在380nm?780nm的輻射；最后利用校準后的紫外光譜儀掃描被測調制光源光譜，得到380nm?780nm可見光段的光譜福射能量和220nm?780nm整個譜段的全部光譜總福射能量。
6.如權利要求4所述的紫外光通信發射端機可見光抑制比測試方法，其特征在于，所述積分方法為利用分部積分的方法得到不同波長范圍內相對光譜功率曲線與橫軸之間的面積，計算分別求得380nm?780nm可見光段的光譜福射能量和220nm?780nm整個譜段的全部光譜總輻射能量。
【文檔編號】H04B10/07GK104135319SQ201410363300
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】孫權社, 王少水, 朱興邦, 王國權, 趙發財, 鄭祥亮, 韓忠 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所