[發(fā)明專(zhuān)利]一種利用光纖干涉儀精密測(cè)量寬譜光源平均波長(zhǎng)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210257452.9
• 申請(qǐng)日: 2012-07-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102759407A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高曉文;張超;趙辛;陳杏藩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01J9/02
• 分類(lèi)號(hào): G01J9/02
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種光源波長(zhǎng)的測(cè)量方法，尤其是涉及一種利用光纖干涉儀精密測(cè)量寬譜光源平均波長(zhǎng)的方法。

背景技術(shù)

寬譜光源由于具有輸出光譜寬、功率大、發(fā)散角較小的特點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)、生物、信息、測(cè)量、軍事等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，如光纖陀螺、光時(shí)域反射儀、局域網(wǎng)、光學(xué)相干層析成像、光波分復(fù)用系統(tǒng)以及光處理技術(shù)。

以光學(xué)相干層析成像技術(shù)為例，它是根據(jù)生物組織不同部位之間對(duì)紅外或近紅外光的吸收量存在差異的原理而實(shí)現(xiàn)的一種圖像重現(xiàn)方法，光源為紅外或者近紅外寬譜光。

而在寬譜光源應(yīng)用最多的光纖陀螺中，寬譜光源能一定程度上消除偏振效應(yīng)、Kerr效應(yīng)以及背向散射和反射帶來(lái)的非互易相位誤差，從而提高光纖陀螺的精度。同時(shí)寬譜光源的平均波長(zhǎng)與光纖陀螺的標(biāo)度因數(shù)成比例關(guān)系，因此準(zhǔn)確測(cè)量寬譜光源的平均波長(zhǎng)對(duì)于提高光纖陀螺的測(cè)量精度由重要意義。

目前測(cè)量光波長(zhǎng)的儀器主要有波長(zhǎng)計(jì)和光譜儀，波長(zhǎng)計(jì)主要用來(lái)測(cè)量窄譜光的波長(zhǎng)，窄譜是指譜寬小于5nm。由于寬譜光的譜寬遠(yuǎn)大于5nm，空間相干性差，現(xiàn)有波長(zhǎng)計(jì)無(wú)法精確測(cè)量寬譜光平均波長(zhǎng)。寬譜光源平均波長(zhǎng)的測(cè)量一般采用用光譜儀實(shí)現(xiàn)，目前光譜儀測(cè)量寬譜光源平均波長(zhǎng)精度最高達(dá)到0.01nm即10ppm左右，而在一些對(duì)寬譜光源波長(zhǎng)測(cè)量提出高精度要求的場(chǎng)合，例如高精度光纖陀螺的波長(zhǎng)測(cè)量精度需在1ppm左右，現(xiàn)有光譜儀測(cè)量難以滿(mǎn)足。

賽格奈克光纖干涉儀是一種角速率測(cè)量?jī)x，當(dāng)環(huán)形干涉儀旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)正比于旋轉(zhuǎn)角速率的賽格奈克相位差，通過(guò)檢測(cè)該相位差，可推算得到環(huán)形干涉儀所在系統(tǒng)的角速率。賽格奈克相移φ_s和系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)速率Ω的關(guān)系如下：

φs=2πLDλ‾cΩ=KSFΩ---(1)]]>

式中：為賽格奈克光纖干涉儀所用光源的平均波長(zhǎng)，c為真空中光速，L、D分別為光纖環(huán)長(zhǎng)度和直徑；為賽格奈克光纖干涉儀的標(biāo)度因數(shù)。從式（1）中可以看出，賽格奈克光纖干涉儀的標(biāo)度因數(shù)與線(xiàn)圈的等效面積和光源的波長(zhǎng)有關(guān)，由于石英的熱膨脹，線(xiàn)圈的面積有一個(gè)小于1ppm/℃的典型變化，在實(shí)際操作時(shí)，通過(guò)穩(wěn)定光纖線(xiàn)圈的溫度，可以消除L、D對(duì)光纖干涉儀標(biāo)度因數(shù)的影響。而此時(shí)波長(zhǎng)的影響則相對(duì)更為顯著。將賽格奈克光纖干涉儀固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)以一定角速度啟動(dòng)，賽格奈克光纖干涉儀輸出的數(shù)字量與標(biāo)度因數(shù)呈線(xiàn)性關(guān)系，利用標(biāo)度因數(shù)K_SF和光源平均波長(zhǎng)的關(guān)系，可以計(jì)算解得賽格奈克光纖干涉儀所用光源的平均波長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)寬譜光源的平均波長(zhǎng)的精密測(cè)量，本發(fā)明的目的在于提供一種利用光纖干涉儀精密測(cè)量寬譜光源平均波長(zhǎng)的方法，利用賽格奈克光纖干涉儀結(jié)合速率轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行測(cè)量，該方法相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)試方法，具有操作簡(jiǎn)單可靠，測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)單，測(cè)試精度高的特點(diǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案的步驟如下：

（1）將賽格奈克光纖干涉儀固定安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面上，賽格奈克光纖干涉儀的敏感軸與轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸平行；

（2）以波長(zhǎng)為λ₁的He-Ne激光器光源的輸出光波I₁作為賽格奈克光纖干涉儀的光源，設(shè)定轉(zhuǎn)臺(tái)以1000°/s啟動(dòng)，記錄轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)N圈的賽格奈克光纖干涉儀輸出累加和K₁₀₀₀；

（3）保持賽格奈克光纖干涉儀的光源為He-Ne激光器的輸出光波I₁不變，設(shè)定轉(zhuǎn)臺(tái)以-1000°/s啟動(dòng)，記錄轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)N圈的賽格奈克光纖干涉儀輸出累加和K_-1000；