[發(fā)明專利]單模紅外激光器光波長精確測量裝置及測量方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910244535.2
• 申請(qǐng)日: 2009-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN101762330A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳偉;祝寧華;劉建國;謝亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): G01J9/00
• 分類號(hào): G01J9/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 湯保平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光波長測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及單模激光器光波長精確測量裝置及測量方法。

背景技術(shù)

目前激光器波長測量方法大致有如下幾種：掃描F-P腔法，此方法通過探測激光通過F-P腔后的光強(qiáng)可以分析出激光器的光譜形狀，一般不給出激光器的絕對(duì)波長值；衍射光柵光譜儀，此儀器通過光柵將入射激光按頻譜在空間展開，通過分析不同頻率的光強(qiáng)而得到整個(gè)光譜結(jié)構(gòu)，它能給出激光的絕對(duì)波長值；本發(fā)明提出了一種利用光纖環(huán)形腔對(duì)入射調(diào)制激光進(jìn)行干涉，通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)入射調(diào)制光進(jìn)行頻率響應(yīng)測試，分析不同波長對(duì)應(yīng)的頻率響應(yīng)曲線，得出波長的精確變化量。目前實(shí)驗(yàn)室常用的高精度光柵型光譜分析儀的分辨率為0.01nm，利用此方法能得觀察到0.1pm的波長變化，因此波長測量分辨率提高了2個(gè)數(shù)量級(jí)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明的主要目的在于提供一種單模激光器波長高精度測試裝置及其測量方法，以解決傳統(tǒng)光波長測量中裝置分辨率不夠的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種單模激光器波長精確測量裝置，包括：

一待測激光器；

一外調(diào)制器，該外調(diào)制器的輸入端與待測激光器的輸出端通過光纖連接；該待測激光器的輸出光經(jīng)連接光纖被送入到外調(diào)制器中；

一微波驅(qū)動(dòng)器，該微波驅(qū)動(dòng)器的輸入輸出端分別與微波網(wǎng)絡(luò)分析儀輸出端和外調(diào)制器的微波輸入端連接；

一光纖環(huán)形腔，該光纖環(huán)形腔的輸入端與外調(diào)制器的輸出端連接；

一光電探測器，該光電探測器的輸入端與光纖環(huán)形腔的輸出端連接；

一溫控裝置，該溫控裝置串接在外調(diào)制器與光電探測器之間；

一微波網(wǎng)絡(luò)分析儀，該微波網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)輸出端口與微波驅(qū)動(dòng)器的微波輸入端連接；該微波網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)輸入端與光電探測器的輸出端連接。

其中光纖環(huán)形腔由2×2的光纖耦合器的輸入輸出端通過一段光纖首尾相連構(gòu)成。

其中所述的光纖環(huán)形腔置于溫控裝置內(nèi)。

其中光纖環(huán)形腔或是將由一光波導(dǎo)器件構(gòu)成的環(huán)形腔替代光纖環(huán)形腔。

本發(fā)明還提供一種單模激光器波長精確測量方法，該方法是使用前述的測量裝置，包括如下步驟：

步驟1：首先模擬環(huán)形腔在不同波長下的頻率響應(yīng)曲線；

步驟2：通過微波網(wǎng)絡(luò)分析儀測量光纖環(huán)形腔在不同波長下的頻率響應(yīng)曲線：

步驟3：通過對(duì)比模擬和測量得到的頻率響應(yīng)曲線，從而得出待測激光器波長的微小變化。

其中對(duì)比模擬和測量得到的頻率響應(yīng)曲線進(jìn)行分析比較，包含頻率響應(yīng)曲線的谷點(diǎn)頻率值變化以及相對(duì)信號(hào)幅度的變化。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：

1)本發(fā)明提供的單模激光器波長測量方法，能測量激光器波長的絕對(duì)變化值。相對(duì)于傳統(tǒng)的利用另外一路參考光進(jìn)行拍頻的測量方法，本發(fā)明提供的方法更可靠，因?yàn)樗恍枰紤]參考光波長的穩(wěn)定性。

2)本發(fā)明提供的單模激光器波長測量方法，能達(dá)到很高的測量精度。比如我們采用一個(gè)長度為50cm的光纖環(huán)形腔，其自由光譜范圍約為400MHz，在微波網(wǎng)絡(luò)分析儀上，我們能很容易的觀察到下跌谷點(diǎn)10MHz的頻率變化。其對(duì)應(yīng)的光波長變化為0.08pm，而實(shí)驗(yàn)室常用的高精度光柵型光譜儀的最高測量分辨率僅為0.01nm，其測量精度至少提高了100倍。

3)本發(fā)明提供的單模激光器波長測量方法，其測量分辨率并不隨測量波長不同而有所不同。傳統(tǒng)的光柵型光譜儀，在整個(gè)有效的波長測量范圍內(nèi)，其測量分辨率是不同的。本發(fā)明提供的方法則沒有這個(gè)限制。

附圖說明

為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中：

圖1是本發(fā)明單模激光器波長精確測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明不同光波長情況下的頻率響應(yīng)曲線模擬圖；

圖3是待測激光器波長微小漂移時(shí)，微波網(wǎng)絡(luò)分析儀測得的頻率響應(yīng)曲線的局部放大圖。

具體實(shí)施方式