本技术涉及滤波器及计算式光谱仪，具体涉及一种可调式时域采样滤波器和计算式光谱仪。
背景技术：
1、计算(重建)式光谱仪基本原理是将未知光谱输入若干个不可调制的或一个可调制的提前标定好的采样滤波器中，然后利用光电探测器测量各个滤波器滤波后的信号强度，并通过相关算法来反向求解输入的光谱。数学上，此过程可以被描述为：假设某计算式光谱仪有m个滤波采样通道，其中每个通道的光谱响应函数为ti(λ)(i＝1,2,...,m)，光电探测器的输出为：
2、ii＝∫ti(λ)φ(λ)dλ
3、多个响应函数可记为一个扰动特性矩阵(传输特性矩阵)，多次的光电探测器结果也可以记为一个列向量：
4、im×1＝tm×nφn×1
5、其中n为波长像素点数。
6、已知列向量im×1和传输特性矩阵tm×n的情况下，上述公式为一个欠定方程组。利用如凸优化算法、贪婪算法或机器学习等数学算法对此方程组进行逆向求解，重建出输入光谱φ(λ)，从而达到光谱探测的目的。
7、为达到好的重建效果，扰动特性矩阵t_(m×n)需要满足每一行，即每一个通道的光谱响应函数尽可能的随机。而现有计算式光谱仪的扰动结构通常采用级联多个相同的结构，例如级联马赫曾德尔干涉仪、级联微环谐振器、级联光栅结构、光纤阵列等等，可以通过分别调整其中每一结构的结构参数或者通过调制的方式提高光谱响应函数的随机性。但实用新型人发现这种级联或排列组成的计算式光谱仪的光谱响应函数的随机性是有限。
技术实现思路
1、本实用新型旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型提供了一种可调式时域采样滤波器和计算式光谱仪，能够提高光谱响应函数的随机性。
2、为了达到上述目的，本实用新型在第一方面采用如下技术方案：
3、一种可调式时域采样滤波器，所述可调式时域采样滤波器包括光输入端口、光输出端口组和光谱扰动结构；所述光输出端口组至少包括一个光输出端口，所述光谱扰动结构包括多个级联的有源可调谐光谱扰动单元，所述有源可调谐光谱扰动单元至少包括类型不相同的第一有源可调谐光谱扰动单元和第二有源可调谐光谱扰动单元，所述多个级联的有源可调谐光谱扰动单元至少由第一有源可调谐光谱扰动单元和第二有源可调谐光谱扰动单元交替级联而成；所述有源可调谐光谱扰动单元均设有相位调制器，多个级联的所述有源可调谐光谱扰动单元用于接收通过所述光输入端口输入的输入光信号，并根据相位调制器的调谐在时序上产生不同的扰动，以使所述光输出端口分别在不同的时刻输出多个不同的输出光信号；不同的所述输出光信号在频域上的功率分布不同。
4、可选的，所述有源可调谐光谱扰动单元的类型至少包括有源非对称马赫-曾德尔干涉仪、微环谐振器和布拉格光栅扰动结构这三种，所述第一有源可调谐光谱扰动单元和第二有源可调谐光谱扰动单元至少为这三种中的任意两种。
5、可选的，多个级联的所述有源可调谐光谱扰动单元中有多个有源非对称马赫-曾德尔干涉仪；所述有源非对称马赫-曾德尔干涉仪的两个调谐臂之间存在臂长差；多个所述有源非对称马赫-曾德尔干涉仪分别具有不相同的臂长差。
6、可选的，多个级联的所述有源可调谐光谱扰动单元中有多个微环谐振器；所述微环谐振器的微环具有一定的周长，多个所述微环谐振器中的微环分别具有不同的周长。
7、可选的，多个级联的所述有源可调谐光谱扰动单元中有多个布拉格光栅扰动结构，所述布拉格光栅扰动结构中的布拉格光栅具有光栅周期或占空比，多个所述布拉格光栅扰动结构分别具有不同的光栅周期或不同的占空比。
8、可选的，所述光谱扰动结构包括多个光路组件，多个所述光路组件通过光分路器与所述光输入端口连接；所述光路组件包括多个级联的有源可调谐光谱扰动单元；所述光输出端口组包括多个光输出端口，多个所述光输出端口与多个所述光路组件一一对应，以输出不同的输出光信号。
9、可选的，所述光谱扰动结构包括2到8个级联的有源可调谐光谱扰动单元。
10、可选的，所述相位调制器至少具有两个不同的相位调节状态。
11、此外，本实用新型在第二方面还提供了一种计算式光谱仪，包括光源、光电探测器，以及如第一方面所述的可调式时域采样滤波器；所述计算式光谱仪还包括信号处理电路；所述光源用于为所述可调式时域采样滤波器提供输入光信号，所述输入光信号为透射光或反射光；所述光电探测器用于将所述输出光信号的光功率转化为对应的电信号；
12、所述信号处理电路用于产生控制信号以对所述相位调制器进行调谐并用于根据多个所述输出光信号获取与所述输入光信号的光谱的相关数据。
13、可选的，还包括驱动电路，所述驱动电路用于对所述控制信号进行功率放大以驱动所述相位调制器。
14、本实用新型的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式以及附图中进行详细的揭露。本实用新型最佳的实施方式或手段将结合附图来详尽表现，但并非是对本实用新型技术方案的限制。另外，在每个下文和附图中出现的这些特征、要素和组件是具有多个，并且为了表示方便而标记了不同的符号或数字，但均表示相同或相似构造或功能的部件。
1.一种可调式时域采样滤波器，其特征在于，所述可调式时域采样滤波器包括光输入端口、光输出端口组和光谱扰动结构；所述光输出端口组至少包括一个光输出端口，所述光谱扰动结构包括多个级联的有源可调谐光谱扰动单元，所述有源可调谐光谱扰动单元至少包括类型不相同的第一有源可调谐光谱扰动单元和第二有源可调谐光谱扰动单元，所述多个级联的有源可调谐光谱扰动单元至少由第一有源可调谐光谱扰动单元和第二有源可调谐光谱扰动单元交替级联而成；所述有源可调谐光谱扰动单元均设有相位调制器，多个级联的所述有源可调谐光谱扰动单元用于接收通过所述光输入端口输入的输入光信号，并根据相位调制器的调谐在时序上产生不同的扰动，以使所述光输出端口分别在不同的时刻输出多个不同的输出光信号；不同的所述输出光信号在频域上的功率分布不同。
2.根据权利要求1所述的可调式时域采样滤波器，其特征在于，所述有源可调谐光谱扰动单元的类型至少包括有源非对称马赫-曾德尔干涉仪、微环谐振器和布拉格光栅扰动结构这三种，所述第一有源可调谐光谱扰动单元和第二有源可调谐光谱扰动单元至少为这三种中的任意两种。
3.根据权利要求2所述的可调式时域采样滤波器，其特征在于，多个级联的所述有源可调谐光谱扰动单元中有多个有源非对称马赫-曾德尔干涉仪；所述有源非对称马赫-曾德尔干涉仪的两个调谐臂之间存在臂长差；多个所述有源非对称马赫-曾德尔干涉仪分别具有不相同的臂长差。
4.根据权利要求2所述的可调式时域采样滤波器，其特征在于，多个级联的所述有源可调谐光谱扰动单元中有多个微环谐振器；所述微环谐振器的微环具有一定的周长，多个所述微环谐振器中的微环分别具有不同的周长。
5.根据权利要求2所述的可调式时域采样滤波器，其特征在于，多个级联的所述有源可调谐光谱扰动单元中有多个布拉格光栅扰动结构，所述布拉格光栅扰动结构中的布拉格光栅具有光栅周期或占空比，多个所述布拉格光栅扰动结构分别具有不同的光栅周期或不同的占空比。
6.根据权利要求1所述的可调式时域采样滤波器，其特征在于，所述光谱扰动结构包括多个光路组件，多个所述光路组件通过光分路器与所述光输入端口连接；所述光路组件包括多个级联的有源可调谐光谱扰动单元；所述光输出端口组包括多个光输出端口，多个所述光输出端口与多个所述光路组件一一对应，以输出不同的输出光信号。
7.根据权利要求1所述的可调式时域采样滤波器，其特征在于，所述光谱扰动结构包括2到8个级联的有源可调谐光谱扰动单元。
8.根据权利要求1所述的可调式时域采样滤波器，其特征在于，所述相位调制器至少具有两个不同的相位调节状态。
9.一种计算式光谱仪，包括光源、光电探测器，以及如权利要求1-8中任一项所述的可调式时域采样滤波器；其特征在于，所述计算式光谱仪还包括信号处理电路；所述光源用于为所述可调式时域采样滤波器提供输入光信号，所述输入光信号为透射光或反射光；所述光电探测器用于将所述输出光信号的光功率转化为对应的电信号；
10.根据权利要求9所述的计算式光谱仪，其特征在于，还包括驱动电路，所述驱动电路用于对所述控制信号进行功率放大以驱动所述相位调制器。
