一种光纤白光干涉差分谱仪

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(10)、用于信号监测的光谱分析仪(11)组成，其特征在于：光源(1)与光纤干涉仪(10)的输入端口a相连，阵列波导光栅(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一对性能完全相同的光电探测器(5)连接；这两个光电探测器分别连接到光电转换差动放大器(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)送入计算机信号处理单元(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(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，所述的光纤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所述的光纤白光 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干涉仪，采用了一个3dB的光纤耦合器，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，光纤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所述的光纤白光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光纤干涉仪，采用了一个3dB的光纤耦合器，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；光纤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的光纤环形器的端口相连；通过光纤环形器的端口1和端口3连接到所述的光纤白光干涉差分谱仪；
4)一种连接到光纤白光干涉差分谱仪中光纤干涉仪，采用了两个3dB的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；光纤耦合器的另外两个端口则分别与所述的光纤白光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干涉仪，采用了两个3dB的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；光纤耦合器的另外两个端口则分别与所述的光纤白光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光纤干涉仪，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的光纤干涉仪，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，通过所述的光纤环形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光纤干涉仪，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，通过所述的Sagnac光纤环结构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。

一种光纤白光干涉差分谱仪\n技术领域\n[0001] 本发明属于光纤技术领域，具体涉及一种光纤白光干涉差分谱仪。\n背景技术\n[0002] 光纤白光干涉技术与方法是光纤技术领域中独具特色的一种测量方法。该项专门技术在宽谱光干涉特性研究，吸收光谱和反射光谱的测量，物质含量的检测，尤其是在生物、化学分析以及各种酒类、食用油类、饮料等的检测等方面，都具有广泛的应用。\n[0003] 光束在时域和谱域的干涉是干涉现象分别在时域和谱域中的干涉表现。时域和谱域被称为光干涉的互补空间(Agarwal G  S.Interference in complementary spaces.Foundations of Physics.1995,25(2)：219-228)。对于宽谱光的白光干涉而言，如果两干涉光程差超过相干长度时，在时域空间干涉现象“消失”了，然而，在其互补的谱域空间中仍具有干涉现象存在，只不过是遵循“谱干涉定律”(Wolf E.New theory of partial coherence in the space-frequency domain.Part I:spectra and cross spectra of steady-state sources.JOSA,1982,72(3):343-351；Wolf E.New theory of partial coherence in the space-frequency domain.Part II:Steady-state yields and higher-order correlations.Journal of Optics Society of America.1986,A3:76-\n85)，我们任然可以加以应用。本发明就是基于宽谱光源的谱干涉定律，对于迈克尔逊干涉仪、马赫曾德干涉仪等各种光纤干涉仪，采用N个通道的阵列波导光栅(AWG)和2×N光纤开关，构建了通用的光纤白光干涉差分谱仪，可测量在所选光源的谱宽范围内透明液体及其对波长的反、吸收等特性。\n[0004] 为了讨论宽谱光干涉对于光谱的影响，光纤双光路干涉系统，来考察两光波干涉后光谱的变化情况。假设两单模光纤中传输的光波来自同一光源，经过不同的路径后进入耦合器，之后到达P点，两光波的叠加为\n[0005] E(s,t)＝K1E(s1,t-t1)+K2E(s2,t-t2)    (1)\n[0006] 空间的时域干涉函数可写为\n[0007] I(s1,s2,τ)＝    (2)\n[0008] 把式(1)代入式(2)，得\n[0009]\n[0010] 考虑到光波电场是时不变的准静态情况，于是有\n[0011] ＝〈E*(s1,t)E(s1,t+τ)>    (4)[0012]     (5)[0013] 于是式(3)可以简化为\n[0014]\n[0015] 我们在上式两边同乘以eiωτ，再对τ从-∞到∞积分，忽略因子K1和K2对频率的依赖，式(6)变为\n[0016]\n[0017] 将上式等式右边的第一项记为\n[0018] |K1|2S(s1,s1,ω)≡S(1)(P,ω)    (8)\n[0019] 上式的物理意义表示当仅存在通过光纤路径s1的光波到达观察点P(s)将观测到的光在频率ω处的谱密度(可以设想光纤路径s2被一开关断开)。类似地，式(8)右边第二项记为\n[0020] |K2|2S(s2,s2,ω)≡S(2)(P,ω)    (9)\n[0021] 表示当仅存在通过光纤路径s2的光波到达观察点P(s)将观测到的光在频率ω处的谱密度。\n[0022] 式(7)可以进一步写成简洁的形式\n[0023]\n[0024] 上式给出了来自同一宽带光源的两光波经过不同的光纤路径干涉时由于关联感生所导致的光谱改变。式中\n[0025] β12(ω)＝argμ(s1,s2,ω)    (11)\n[0026]\n[0027] 公式(10)称为光谱干涉定律。需要指出的是(10)所给出的光谱干涉定律在数学形式上与(3)所给出的准单色光的空间时域干涉定律相同，但两者的物理意义完全不同。(3)描写的是两光场叠加后观测到的平均强度在空间的变化，而(10)则描述了两宽谱光场叠加后由于关联感生作用而导致光谱的分布发生了改变。前者是属于“强度”干涉定律，而后者是光谱干涉定律，两者具有互补关系。前者表明，窄带准单色光叠加时平均强度发生明显改变，光谱不发生明显的改变；后者则表示，两宽谱光束叠加时光谱可发生明显变化(马科斯·玻恩,米尔·沃尔夫著,光学原理——光的传播、干涉和衍射的电磁理论(第七版),下册,杨葭荪译,电子工业出版社,2006:486-488)，而强度不发生明显的改变。此外，前者在两束光程差超过相干长度时即无干涉条纹形成，而后者不论光程差(s2-s1)如何总有光谱调变发生(Agarwal G  S.Interference  in complementary spaces.Fundamental Physics.1995,25:219)，叠加后形成的谱分布一般情况下也与源谱是不同的。\n[0028] 因而，基于光谱干涉定律，有别于已有的分光光度计和光谱分析仪技术，本发明采用了具有多通道的AWG和多通道光纤开关作为核心器件，结合双路光电转换差分放大方法，构造了适合于各种干涉仪的通用宽谱光光纤干涉差分谱仪，该技术对于便捷的实现干涉差分谱的特性测量具有十分重要的意义。而且本发明所提供的测量方法能够简单、方便的实现光纤干涉差分光谱的测量，可以与各种光纤干涉仪进行匹配，不仅适用于在实验室内工作，而且可使用于各种生产场所，其简洁、方便的独特性是其它光学测量系统所不能替代的。\n发明内容\n[0029] 本发明的目的在于提供一种基于谱干涉定律的光纤白光干涉差分谱仪[0030] 本发明的目的是这样实现的：\n[0031] 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\n8、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，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AWG2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。\n[0032] 所述的宽谱光源是LED光源、SLD光源、ASE光源中的一种。\n[0033] 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。\n[0034] 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：\n[0035] 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；\n[0036] 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；\n[0037] 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；\n[0038] 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；\n[0039] 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；\n[0040] 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；\n[0041] 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；\n[0042] 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。\n[0043] 本发明的有益效果在于：\n[0044] 本发明用于对光纤干涉透光谱的测量，也能够实现对光纤干涉仪反射光谱的测量；能够为各种结构的光纤干涉仪提供干涉差分光谱的测量，并对干涉差分光谱的测量结果进行分析；能够选择所关注的窄带光谱直接给出差分测量值，并给出该测量值与带测量的关系。能够用于对光纤干涉透光谱的测量，也能够实现对光纤干涉仪反射光谱的测量；能为各种结构的光纤干涉仪提供干涉差分光谱的测量，并对干涉差分光谱的测量结果进行分析；可广泛用于生物、化学分析以及各种酒类、食用油类、饮料等的检测。\n附图说明\n[0045] 图1是光纤白光干涉差分谱仪的结构示意图。\n[0046] 图2是仅用单光电探测器和数字差分技术实现的光纤白光干涉差分谱仪的结构示意图。\n[0047] 图3是光纤迈克尔逊倏逝场测量干涉仪的原理示意图。\n[0048] 图4是光纤迈克尔逊透射式测量干涉仪的原理示意图。\n[0049] 图5是Smith谐振型光纤迈克尔逊测量干涉仪的测量原理示意图。\n[0050] 图6是光纤马赫曾德测量干涉仪的测量原理示意图。\n[0051] 图7是光纤马赫曾德测量干涉仪的测量原理示意图。\n[0052] 图8a是F-P型光纤测量干涉仪的第一种连接方式测量原理示意图。\n[0053] 图8b是F-P型光纤测量干涉仪的第二种连接方式测量原理示意图。\n[0054] 图9是环形谐振腔型光纤测量干涉仪的测量原理示意图。\n[0055] 图10是Sagnac型光纤测量干涉仪的测量原理示意图。\n[0056] 图11是输出的干涉光谱。\n[0057] 图12一种将迈克尔逊光纤干涉测量仪与本发明相互结合而构成的一个光纤白光干涉差分光谱测试系统的实施例。\n[0058] 图13一种将Sagnac光纤干涉测量仪与本发明相互结合而构成的一个光纤白光干涉差分光谱测试系统的第二个实施例。\n具体实施方式\n[0059] 下面结合附图对本发明做进一步描述：\n[0060] 该干涉差分谱仪是由光源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等部分组成，如图1所示。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\n9进行信号处理。\n[0061] 来自光纤白光干涉测量仪的宽谱干涉信号包含了宽谱光源与待测物质相互作用后的待测信息，通过对光谱的差分测量，可以获得物质对光的某些特殊谱线的吸收或反射的信息，从而能够用于生物、化学分析以及各种酒类、食用油类、饮料等的检测。\n[0062] 本发明的光纤白光干涉差分光谱仪中，光场与待测物质进行相互作用的主要方式有两种，一种是通过光纤光路中的倏逝光场与其周围的待测物质进行相互作用实现测量的。为了增强倏逝光与待测物质相互作用的效应，可以将用于测量区的光纤的一侧进行研磨抛光，形成D型光纤，这样就使得倏逝光场具有尽可能多的光能量与待测物质进行充分的相互作用，提高系统的测量灵敏度；另一种是通过采用光纤准直器对，将一段光路分开，形成一个光场与物质进行直接相互作用区，实现光与物质的相互作用，达到测量的目的。\n[0063] 为了实现光谱的差分测量，本发明采用了具有多通道的AWG和多通道光纤开关作为核心器件，结合双路光电转换差分放大方法，构造了适合于各种干涉仪的通用宽谱光光纤干涉差分谱仪。该光纤白光干涉差分谱仪中所采用的宽谱光源可以是LED光源、SLD光源、ASE光源中的一种，也可以是任何其它类型的宽谱光源。此外，该光纤白光干涉差分谱仪中的2×N光纤开关4也可以用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。在这种情况下，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。\n[0064] 为了进一步说明本发明给出的光纤白光干涉差分谱仪的基本工作原理，下面结合附图给出更加细致的说明。\n[0065] 图1是光纤白光干涉差分谱仪的结构示意图。图中该光纤白光干涉差分谱仪是由光源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；\n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等部分组成。\n[0066] 图2是仅用单光电探测器和数字差分技术实现的光纤白光干涉差分谱仪的结构示意图。图中该光纤白光干涉差分谱仪是由光源1；阵列波导光栅2；光纤耦合器3；1×N光纤开关4；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等部分组成。与图1所示的方案相比，2×N光纤开关被1×N光纤开关取代，同时节省了一个光电探测器件。\n[0067] 图3是光纤迈克尔逊倏逝场测量干涉仪的原理示意图。是由一个3dB光纤耦合器组成的，其中的两个光纤臂分别为测量臂和参考臂，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用于与干涉差分谱仪相连接。\n[0068] 图4是光纤迈克尔逊透射式测量干涉仪的原理示意图。是由一个3dB光纤耦合器组成的，其中的两个光纤臂分别为测量臂和参考臂，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。\n[0069] 图5是Smith谐振型光纤迈克尔逊测量干涉仪的测量原理示意图，是由一个3dB光纤耦合器和一个三端口光纤环形器构成的，其中的两路分别作为测量臂和参考臂，既可以在测量区1借助于倏逝场完成光场与待测物质的相互作用，也可以通过测量区2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2相连。通过该光纤环形器的端口1和端口3连接到本发明给出的干涉差分谱仪。\n[0070] 图6是光纤马赫曾德测量干涉仪的测量原理示意图，是由两个3dB光纤耦合器进行连接构成的，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。测量可以通过测量区的光纤倏逝场与周围待测物质相互作用来实现。\n[0071] 图7是光纤马赫曾德测量干涉仪的测量原理示意图，是由两个3dB光纤耦合器和两个光纤准直器彼此连接构成的，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。\n[0072] 图8是F-P型光纤测量干涉仪的测量原理示意图，是由一个光纤F-P干涉仪构成的，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，如图8(a)所示；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，如图8(b)所示。\n[0073] 图9是环形谐振腔型光纤测量干涉仪的测量原理示意图，是由一个光纤环形谐振腔构成的干涉仪结构，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。\n[0074] 图10是Sagnac型光纤测量干涉仪的测量原理示意图，是由一个3dB光纤耦合器搭建的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。\n[0075] 图11是由典型宽谱(白光)光源，经过光纤干涉测量仪后，再经过光纤耦合器3，由光谱分析仪12输出的干涉光谱。在本发明所给出的光纤白光干涉差分谱仪上，留出了一个端口e，目的就是通过该端口与标准光谱分析仪相连接，用于该差分干涉光谱的校正。\n[0076] 本发明所述的光纤白光干涉差分谱仪可与任何用于测量的光纤干涉仪进行连接，实施测量。图3～图10给出了各种可能的干涉测量仪结构。\n[0077] 实施例一：图12给出了一种将迈克尔逊光纤干涉测量仪与本发明相互结合而构成的一个光纤白光干涉差分光谱测试系统的实施例。在该实施例中，测量干涉仪的输入和输出端分别与所述的白光干涉测量差分谱仪的接口a和接口b相连接。待测物品被置于测量干涉仪的待测区中，来自宽谱光源1的光经端口a注入到测量干涉仪中，测量臂的光场经过光纤准直后与待测物品发生直接相互作用，经过干涉后反射回来的光信号中含有待测物品的光谱吸收或荧光激发信号，通过将该信号通过接口b输入到干涉差分谱中，就测得了与待测物质相互作用的相干差分光谱。经过与没有与待测物品发生相互作用情况下光源本身的干涉差分光谱的对比分析，就能获得待测信息。\n[0078] 实施例二：图13给出了一种将Sagnac光纤干涉测量仪与本发明相互结合而构成的一个光纤白光干涉差分光谱测试系统的第二个实施例。在该实施例中，测量干涉仪的输入和输出端分别与所述的白光干涉测量差分谱仪的接口a和接口b相连接。待测物品被置于测量干涉仪的待测区中，来自宽谱光源1的光经端口a注入到测量干涉仪中，测量区的倏逝光场与待测物品发生相互作用，经过干涉后反射回来的光信号中含有待测物品的光谱吸收信号，通过将该信号通过接口b输入到干涉差分谱中，就测得了与待测物质相互作用的相干差分光谱。经过与没有与待测物品发生相互作用情况下光源本身的干涉差分光谱的对比分析，就能获得待测信息。