[發明專利]法珀干涉儀頻率穩定性的測量方法和測量裝置

無效

• 申請號: 200810036103.8
• 申請日: 2008-04-16
• 公開（公告）號: CN101261179A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 孫旭濤;劉繼橋;周軍;陳衛標
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01M11/00;G01J9/00;G02F1/03
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術領域

本發明涉及法珀干涉儀的頻率穩定性，特別是一種法珀干涉儀頻率穩定性的測量方法和測量裝置。

背景技術

隨著激光雷達技術的發展，對激光頻率的穩定性提出了更高的要求，法珀干涉儀被廣泛用作頻率標準來控制和穩定單頻激光的頻率，其頻率穩定性直接決定了激光頻率的穩定性，從而決定了激光雷達的測量精度，所以測量法珀干涉儀頻率穩定性有著重要意義。

現有的測量法珀干涉儀頻率穩定性的方法是將穩頻激光入射到干涉儀，通過掃描法珀干涉儀腔長，或者掃描激光的頻率，測量自由光譜范圍隨時間的變化即為干涉儀頻率變化。這種方法對掃描的驅動信號要求較高，并且測量的精度較低。

發明內容

本發明專利要解決的問題在于克服上述現有技術的不足，提供一種法珀干涉儀頻率穩定性的測量方法和測量裝置。

本發明的技術解決方案如下：

一種法珀干涉儀頻率穩定性測量方法，該方法是將一單頻激光頻率鎖定在待測的法珀干涉儀上，將另一單頻激光頻率鎖定在某一原子或分子的吸收譜線上，將該兩束激光進行拍頻，測量二者的頻差隨時間的變化，由于原子或分子吸收譜線的中心頻率是不變的，所以頻差變化完全是由待測法珀干涉儀的漂移引起的，由此測量法珀干涉儀的頻率穩定性。

一種法珀干涉儀頻率穩定性的測量裝置，其特點在于由第一激光器、第一分束片、電光相位調制器、第一透鏡、第二透鏡、第一偏振分束片、1/4波片、電光相位調制器驅動源、移相器、混頻器、第一高速光電二極管、第二激光器、第二分束片、第三分束片、氣體池、第二高速光電二極管、減法器、第一1/2波片、第二1/2波片、第三高速光電二極管、全反鏡、第二偏振分束片、第四高速光電二極管、頻率計、第一低通濾波器、第一放大器、第二低通濾波器和第二放大器組成，其位置關系是：

第一激光器輸出的第一單頻激光光束通過第一分束片被分為透射光束和反射光束，該透射光束通過電光相位調制器被相位調制，然后經過與光束垂直放置的第一透鏡、第二透鏡，實現與待測法珀干涉儀模式匹配，經與光束成45°放置的第一偏振分束片后完全透射，然后垂直入射到1/4波片和待測法珀干涉儀，經待測法珀干涉儀反射的光信號經過1/4波片后，偏振方向發生旋轉，被第一偏振分束片反射后入射到第一高速光電二極管，光信號轉化為電信號后進入混頻器，電光相位調制器驅動源用來驅動電光相位調制器，其輸出信號的一部分用做本振信號，該本振信號經移相器移相后進入混頻器并與來自第一高速光電二極管的電信號進行混頻，由此產生的電信號作為鑒頻信號，經第一低通濾波器濾除高頻信號后的直流信號經第一放大器放大后反饋到第一激光器，將第一激光器的頻率鎖定在待測的法珀干涉儀的共振頻率上；

第二激光器輸出的第二單頻光束的光軸上依次是第二分束片、第三分束片、氣體池和第二高速光電二極管，所述的第二分束片將第二單頻光束分成透射光束和反射光束兩部分，該透射光束又被第三分束片分為透射光束和反射光束兩部分，該反射光束入射到第三高速光電二極管，用做差分，消除光強變化帶來的影響，透射光束入射到氣體池，氣體池的透射光強由第二高速光電二極管探測，信號輸入到減法器，該電信號減去第三高速光電二極管的電信號，產生鑒頻信號，經第二低通濾波器低通濾波后的直流信號經第二放大器放大后反饋到第二激光器的壓電陶瓷將第二激光器的頻率鎖定在氣體池內的原子或分子對應的吸收譜線上；

第一1/2波片用于調整由第一分束片反射的第一單頻激光的反射光束的偏振方向，全反鏡將該光束反射到與該光束反射成45°的第二偏振分束片，并完全透過，第二1/2波片用于調整第二分束片反射的第二單頻激光束的反射光的偏振方向，使該光束被與該光束成45°放置的第二偏振分束片完全反射，并與由全反鏡的反射光束共線，垂直入射到第四高速光電二極管上，產生拍頻信號，頻率計用來探測該拍頻信號頻率變化，即為待測法珀干涉儀的頻率變化，由此測得待測法珀干涉儀的頻率穩定性。

所述的第一激光器和第二激光器均為單頻激光器，并且激光腔鏡上粘有壓電陶瓷，通過外加電壓于所述的壓電陶瓷調節激光頻率。

所述的電光相位調制器調制頻率應大于待測的法珀干涉儀的線寬。

所述的第一分束片、第二分束片和第三分束片均與光束成45°放置，透射光束與反射光束的強度比為1∶1。

所述的移相器在0°-360°可調，用于補償本振信號與光電信號的相位差。

所述的第一激光器的頻率與待測法珀干涉儀的共振頻率相對應。

所述的第二激光器的頻率與所述的氣體池內的原子或分子某條吸收譜線的頻率相對應。

本發明的優點在于：