本发明专利技术公开了一种基于激光合成波长干涉原理的波长测量方法及装置。将参考激光器和待测激光器的输出光束调制成正交线偏振光，入射到激光合成波长干涉仪，分别形成各自的干涉信号；干涉仪的第一角锥棱镜移动时，两路干涉信号的相位差变化2π对应于第一角锥棱镜移动半个由参考激光波长λR和待测激光波长λU形成的合成波长λS的位移；当λS较小时，检测两路干涉信号两次同时过零点的位置，测得λS值；当λS较大时，先移动第二角锥棱镜，然后检测两路干涉信号两次同时过零点位置，再结合第二角锥棱镜位移和第一角锥棱镜位移之间的对应关系求出λS值；最后根据λU和λR与λS之间的关系，得到待测激光波长值。本发明专利技术激光波长测量范围大，抗环境干扰能力强，波长测量精度高。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于激光合成波长干涉原理的波长测量方法及装置。将参考激光器和待测激光器的输出光束调制成正交线偏振光，入射到激光合成波长干涉仪，分别形成各自的干涉信号；干涉仪的第一角锥棱镜移动时，两路干涉信号的相位差变化2π对应于第一角锥棱镜移动半个由参考激光波长λR和待测激光波长λU形成的合成波长λS的位移；当λS较小时，检测两路干涉信号两次同时过零点的位置，测得λS值；当λS较大时，先移动第二角锥棱镜，然后检测两路干涉信号两次同时过零点位置，再结合第二角锥棱镜位移和第一角锥棱镜位移之间的对应关系求出λS值；最后根据λU和λR与λS之间的关系，得到待测激光波长值。本专利技术激光波长测量范围大，抗环境干扰能力强，波长测量精度高。【专利说明】基于激光合成波长干涉原理的波长测量方法及装置
本专利技术涉及激光波长测量方法及装置，尤其是涉及一种基于激光合成波长干涉原理的波长测量方法及装置。
技术介绍
在激光技术研究及应用领域，激光波长的精确测量与校准有着重要的科学意义和实际工程价值。在长度、速度、角度、距离和表面形貌等几何量测量
，大量地采用稳频激光器作为相干光源进行干涉测量，激光波长是作为几何量测量的标尺，因此精确地测量这些激光器的激光波长是保证几何量测量准确性和量值溯源的关键；在激光通信中，通常采用相干外差法接收光信号，激光波长的稳定度是影响信号接收质量的重要因素之一；在光谱学领域，要把可调谐激光器调谐至需要的波长，也必需一种精密、快速的激光波长测量装置；另外在光频标研究领域，对光频标本身的波长值的测量也是必需的，光频标波长的精确值是保证其他计量结果准确性的关键。目前，国内外采用干涉技术进行激光波长测量的方法主要有法布里一珀罗干涉型、斐索干涉型和迈克尔逊干涉型。法布里一珀罗干涉法波长计是利用光束通过两块镀以高反射率、间距一定的平行玻璃板时产生多光束干涉的方法进行待测激光波长的测量，测量精度能达到10_9，但是波长测量范围较窄。斐索波长计是一种薄膜双光束干涉，入射光进入标准具后其前后两个反射面返回两束光，并产生干涉条纹，通过计算条纹的周期间隔实现对待测激光波长的测量，该方法虽然不需要参考激光，结构简单，但是由于系统对环境温度变化、机械振动的抗干扰能力差，因此测量过程中需要经常标定，给使用带来不变。迈克尔逊波长计是通过计算参考光和待测光的干涉条纹数之比来求得待测光的波长，即NkNu =AuAe (其中，Nk是参考激光的干涉条纹数，Nu是待测激光的干涉条纹数，λ u为待测激光的波长，λ κ为参考激光的波长)，该方法能达到10_7?10_8的测量精度，但是为了提高测量精度，必须增加导轨运动范围或者需要对干涉信号进行高精度的细分，这会使测量系统结构复杂，而且成本高。另外，基于合成`波长的激光波长测量方法是通过检测待测激光波长λυ和参考激光波长入，形成的合成波长入3值，实现待测激光波长λ?的测量，但是该方法当待测激光波长λ U与参考激光波长λ κ非常接近时，其形成的合成波长Xs将很大，会远远超过测量镜移动的导轨运动范围，因此待测激光波长的测量范围较小，受限于导轨运动范围。
技术实现思路
针对几何量测量、激光通信、光谱学和光频标研究等
的需求，本专利技术的目的在于提供一种基于激光合成波长干涉原理的波长测量方法及装置，根据激光合成波长干涉原理，利用第一角锥棱镜与第二角锥棱镜的运动位移之间存在的线性关系，缩短较大合成波长所对应的长行程，解决当待测激光波长和参考激光波长非常接近时需要大长度运动导轨的技术问题，扩大待测激光波长的测量范围。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:一、一种基于激光合成波长干涉原理的波长测量方法:(I)参考激光器和待测激光器的输出光束经各自的偏振片后,成为正交线偏振光，入射到激光合成波长干涉仪，形成各自的干涉信号，分别由两个光电探测器接收，干涉仪中的第一角锥棱镜移动时，参考激光波长λ ,和待测激光波长λ ?的干涉信号的相位关系将发生变化，当这两路干涉信号相位差变化2 π时对应于第一角锥棱镜移动半个由入?形成的合成波长的位移，即Xs/2;(2)当参考激光波长λ 待测激光波长λ υ的差大于或等于0.7pm时，形成的半个合成波长λ s小于第一角锥棱镜的运动范围300_，此时，通过移动第一角锥棱镜，检测波长λκ和波长Xu的干涉信号两次同时过零点所对应的位移，测得合成波长Xs/2值；(3)当参考激光波长λ 待测激光波长λ υ的差小于0.7pm时，形成的半个合成波长λ 3大于第一角锥棱镜的运动范围300mm，此时，根据激光合成波长干涉原理可知--第一角锥棱镜移动位移AL和第二角锥棱镜移动位移Al之间存在对应关系【权利要求】1.一种基于激光合成波长干涉原理的波长测量方法，其特征在于: (1)参考激光器和待测激光器的输出光束经各自的偏振片后，成为正交线偏振光，入射到激光合成波长干涉仪，形成各自的干涉信号，分别由两个光电探测器接收，干涉仪中的第一角锥棱镜移动时，参考激光波长λR ,和待测激光波长λU的干涉信号的相位关系将发生变化，当这两路干涉信号相位差变化2 π时对应于第一角锥棱镜移动半个由λR和λU形成的合成波长的位移，即λs/2; (2)当参考激光波长λR待测激光波长λυ的差大于或等于0.7pm时，形成的半个合成波长λS小于第一角锥棱镜的运动范围300mm，此时，通过移动第一角锥棱镜，检测波长λR和波长Xu的干涉信号两次同时过零点所对应的位移，测得合成波长λs/2值； (3)当参考激光波长λR待测激光波长λυ的差小于0.7pm时，形成的半个合成波长As大于第一角锥棱镜的运动范围300mm，此时，根据激光合成波长干涉原理可知:第一角锥棱镜移动位移AL和第二角锥棱镜移动位移Al之间存在对应关系 2.根据权利要求1所述方法的一种基于激光合成波长干涉原理的波长测量装置，其特征在于:参考激光器(1)输出的光束经过透振方向平行于y轴的第一偏振片(2)后成为振动方向平行于y轴的线偏振光λR，射向第一偏振分光镜(5);待测激光器(3)输出的光束经过透振方向平行于χ轴的第二偏振片(4)后成为振动方向平行于χ轴的线偏振光λU，射向第一偏振分光镜(5);线偏振光λR透过第一偏振分光镜(5)和线偏振光λ J1经第一偏振分光镜(5)反射后，合成一束正交线偏振光入射到由固定在直线位移工作台(6)上的第一角锥棱镜(7)、分光镜(8)、第二偏振分光镜(9)和固定在纳米定位工作台(10)上的第二角锥棱镜(11)组成的激光合成波长干涉仪后，形成各自的干涉信号，经第三偏振分光镜(12)分光后，分别由第一光电探测器(13)和第二光电探测器(14)接收后，经同时过零检测模块(15)与计算机(16)连接。【文档编号】G01J9/02GK103439010SQ201310386783【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日 【专利技术者】陈本永, 严利平, 田秋红, 刘燕娜, 楼盈天 申请人:浙江理工大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于激光合成波长干涉原理的波长测量方法，其特征在于：（1）参考激光器和待测激光器的输出光束经各自的偏振片后，成为正交线偏振光，入射到激光合成波长干涉仪，形成各自的干涉信号，分别由两个光电探测器接收，干涉仪中的第一角锥棱镜移动时，参考激光波长λR和待测激光波长λU的干涉信号的相位关系将发生变化，当这两路干涉信号相位差变化2π时对应于第一角锥棱镜移动半个由λR和λU形成的合成波长的位移，即λS/2；（2）当参考激光波长λR和待测激光波长λU的差大于或等于0.7pm时，形成的半个合成波长λS小于第一角锥棱镜的运动范围300mm，此时，通过移动第一角锥棱镜，检测波长λR和波长λU的干涉信号两次同时过零点所对应的位移，测得合成波长λS/2值；（3）当参考激光波长λR和待测激光波长λU的差小于0.7pm时，形成的半个合成波长λS大于第一角锥棱镜的运动范围300mm，此时，根据激光合成波长干涉原理可知：第一角锥棱镜移动位移ΔL和第二角锥棱镜移动位移Δl之间存在对应关系ΔL=λSλRΔl,因此，先移动第二角锥棱镜小于λR/2的位移Δl来补偿部分第一角锥棱镜需要移动的位移，然后再移动第一角锥棱镜，检测波长λR和波长λU的干涉信号两次同时过零点所对应的位移ΔL′，求得合成波长值λS=2(ΔL′+λSλRΔl);（4）最后，根据待测激光波长λU和参考激光波长λR与合成波长λS之间的关系，得到待测激光器的波长λU=λSλRλS±λR....
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈本永，严利平，田秋红，刘燕娜，楼盈天，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：
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