[發明專利]測量激光頻率變化的裝置和方法

無效

• 申請號: 200910056645.6
• 申請日: 2009-08-19
• 公開（公告）號: CN101629851A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發明（設計）人: 王利娟;劉立人;欒竹;孫建鋒;周煜;閆愛民;戴恩文;許楠
• 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: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00
• 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

本發明涉及激光參數測量，特別是一種測量激光頻率變化的裝置和方法。

背景技術

調諧激光器作為測量光源或標準光源在許多領域得到了廣泛的應用，如頻率調制光譜儀、移相干涉儀、激光雷達測量等。在許多應用場合中，調諧激光器需要精確測量其輸出激光的頻率(波長)變化范圍及具體變化量。當激光頻率變化時，若對應波長的變化幅度在納米量級以上時可用光譜儀、波長計進行測量，若對應波長的變化幅度小于0.1個納米或者更小，則需要采用新的頻率變化檢測方法。

在先技術[1](參見Oleg?Kazharsky，Sergei?Pakhomov，Alexander?Grachev，et?al..“Broad?continuous?frequency?tuning?of?a?diode?laser?with?an?external?cavity”.Optics.Communications，Vol.137，77-82，1997)描述了一種利用已知腔長的法布里-珀羅標準具來測量調諧激光器頻率變化率的簡單方法。當調諧激光器的頻率變化達到法布里-珀羅標準具的諧振頻率時，法布里-珀羅標準具輸出一個能量最大值，通過計算最大輸出信號的數量，即可獲得可調諧激光器的調諧頻率變化值。該測量方法可通過簡單計算獲得調諧激光器的頻率變化量，但它要求調諧激光器的頻率變化幅度大于法布里-珀羅標準具的自由光譜范圍。同時該測量方法只能給出一個頻率非連續變化的間隔值，不能用于激光頻率連續變化條件下的頻率變化量測量。

在先技術[2](參見Fang?Wu，Hong?Zhang，Michael?J?Lalor?and?David?R?Burton.“Anovel?calibration?method?for?current-induced?wavelength?shift?of?a?laser?diode”.Measurement?Science?and?Technology，Vol.11，N100-N103，2000)描述了一種基于偏振邁克爾遜干涉儀的激光波長(頻率)測量方法。在該方法中，準直激光束的波長(頻率)變化將引起載波干涉條紋的變化，測量出載波干涉條紋變化前后的相位即可計算出激光波長(頻率)變化量。由于需要探測、處理激光波長(頻率)變化前后的載波干涉條紋圖像，該方法也不能實現激光頻率變化的實時測量。

發明內容

本發明的目的在于克服上述在先技術的不足，提供一種測量激光頻率變化的裝置與方法，該裝置可實時測量激光頻率變化。

本發明的技術解決方案如下：

一種測量激光頻率變化的裝置，其特點在于該裝置由輸入平行平板、相位延遲平行平板、第一剪切平板、第二剪切平板、輸出平行平板、光電探測器線性陣列和信號處理系統所組成，其位置關系是：所述的輸入平行平板與所述的輸出平行平板的材料與厚度均相同且平行放置，在所述的輸入平行平板的第一介質面的反射光路中設置所述的相位延遲平行平板和第一剪切平板，在所述的輸入平行平板的第二介質面的反射光路中設置第二剪切平板，所述的第一剪切平板和第二剪切平板的材料與厚度均相同，所述的第一剪切平板和第二剪切平板傾斜方向相反地在所述的第一剪切平板和第二剪切平板的公共軸的兩邊對稱放置，在所述輸出平行平板的出射光路中設置所述的光電探測器線性陣列，該光電探測器線性陣列由性能參數相同的第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器、第四光電探測器和第五光電探測器等間距直線排列形成，該光電探測器線性陣列的輸出端與所述信號處理系統的輸入端相連。

所述的相位延遲平行平板可以設置在所述輸入平行平板的第一介質面的反射光路中，也可以設置在所述輸入平行平板的第二介質面的反射光路中。

所述的第一剪切平板和第二剪切平板之間具有使之繞所述的公共軸同時反向旋轉的機構，以改變剪切量。

所述的光電探測器線性陣列可以由五個光電探測器等間距直線排列組成，也可以是多元線性陣列探測器，其中五個依次等距離的光電探測單元用作第一光電探測器、第二光電探測器、第三光電探測器、第四光電探測器、第五光電探測器。

所述的信號處理系統由具有A/D轉換功能的多通道高速數據采集卡與具有相應數據處理、分析軟件的計算機所構成，或是由具有相應處理功能的信號處理電路與微處理器所構成。

利用上述測量激光頻率變化的裝置測量激光頻率變化的方法，其特征在于包括下列步驟：

①將本發明裝置設置后，調整光路，使待測激光入射到所述的輸入平行平板的第一介質面的入射角為45°；