[發明專利]一種寬范圍波長可調的標準具

有效

• 申請號: 201310085991.3
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103116217A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 趙強;郭磊
• 申請（專利權）人: 上海浦芮斯光電科技有限公司
• 主分類號: G02B26/00
• 分類號: G02B26/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 周濤

技術領域

????本發明涉及光學領域，特別涉及到可在寬范圍內進行波長調節的光學標準具。

背景技術

波長可調器件廣泛用于光通信和光學測量領域。目前常用的波長可調器件使用的技術包括有溫度調節、電光技術、壓電陶瓷技術、機械調節及微電子機械調節等。其中，溫度調節利用材料的熱膨脹效應或熱光效應或二者綜合；電光技術利用給材料施加電場改變其介電常數從而調節波長；壓電陶瓷技術利用給材料施加電場改變其厚度從而調節波長；機械調節及微電子機械調節利用機械移動或轉動機械光學元件改變空間光路從而調節波長。

在上述現有技術中，電機或壓電陶瓷改變腔長實現波長可調的方案存在短期或長期漂移的問題，并且可靠性差。而熱光或電光效應改變腔體的折射率實現波長可調的方案存在波長調節范圍小的不足，其難以實現整個C或L波段波長可調。舉例來說，目前常用的溫度調節技術其能夠調節的波長范圍為10nm以內，這樣其適用的范圍就收到很大的限制。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，提供一種新的結構類型的寬范圍波長可調的標準具。本發明的標準具結構簡單、制作方便，并且可以實現中心波長在較寬的范圍內進行調節。

為了達到上述發明目的，本發明提供的技術方案如下：

一種寬范圍波長可調的標準具，該標準具包括有平行設置的第一基片和第二基片，在第一基片和第二基片之間夾設有起支撐作用的側過渡層，其特征在于，所述的側過渡層由一種熱膨脹系數為α1的材料制成，在第一基片和第二基片之間還設有中心過渡層，該中心過渡層由一種熱膨脹系數為α2的材料制成，且所述中心過渡層的厚度小于所述側過渡層的厚度，所述中心過渡層的一個面緊貼地設置于所述第一基片的內側面，中心過渡層上相對的另一面與第二基片的內側面之間存在可變化寬度的空隙，該空隙作為對光束反射或透射的諧振腔。該諧振腔的腔長因兩種材料的熱脹冷縮系數差別而實現可控調節，當準直器發出的光束在諧振腔中多次反射形成多光束干涉，則出射后光束的中心波長隨溫度可控變化。

在本發明寬范圍波長可調的標準具中，作為一種實現方式，標準具中包括有兩個基片和三片過渡層，所述的基片包括有平行設置的第一基片和第二基片，三片過渡層分別為兩片側過渡層和一片中心過渡層，所述的中心過渡層的厚度小于側過渡層的厚度，兩片側過渡層形狀相同且相互平行地架設于兩個基片之間，所述的中心過渡層設置于兩個側過渡層的中間，該中心過渡層的一個面緊貼并固定于第一基片的內側面，其相對的另一個面作為諧振腔的第一部分反射面S1，所述第二基片的內側面作為諧振腔的第二部分反射面S2。

在本發明寬范圍波長可調的標準具中，所述側過渡層為熱膨脹系數為α1的材料，其在溫度T0時長度為L1，所述中心過渡層為熱膨脹系數為α2的材料，其在溫度T0時長度為L2，所述第一基片和第二基片為同材質的透明材料，諧振腔的腔長為所述第一部分反射面S1和第二部分反射面S2之間的距離L；發射準直器發出的光束在諧振腔中第一部分反射面S1和第二部分反射面S2之間多次反射形成多光束干涉，該多光束干涉的光程差為2L*n*cos(θ),?多光束干涉的中心波長為2L*n*cos(θ)/k，其中n為空氣的折射率，θ為光束12在第一部分反射面S1和第二部分反射面S2的入射角，k為干涉級數，k為正整數，不同k對應不同的干涉級數，本專利中只針對其中一個干涉級數進行分析討論；

在溫度為T時，腔長L(T)=L1[1+α1(T-T0)]-?L2[1+α2(T-T0)]，

中心波長為λ(T)=2{L1[1+α1(T-T0)]-?L2[1+α2(T-T0)]}*n*cos(θ)/k，

中心波長的溫度變化系數為(L1*α1-?L2*α2)/(L1-L2)*λ0，其中λ0為?溫度T0時的中心波長。

在本發明寬范圍波長可調的標準具中，所述第一基片、第二基片、中心過渡層的通光面與所述第一腔鏡S1和第二腔鏡S2之間形成夾角，該夾角小于2°。

在本發明寬范圍波長可調的標準具中，作為另一種實現方式，所述的標準具中包括有兩個基片和兩個過渡層，所述的基片包括有平行設置的第一基片和第二基片，兩片過渡層分別為管狀的環過渡層和中心過渡層，所述的中心過渡層的厚度小于環過渡層的厚度，所述的環過渡層架設于所述第一基片和第二基片之間，所述的中心過渡層放置于環過渡層的中間位置，該中心過渡層的一個面緊貼并固定于第一基片的內側面，其相對的另一個面作為諧振腔的第三部分反射面S3，所述第二基片的內側面作為諧振腔的第四部分反射面S4。