[發明專利]一種激光波長測量裝置及其標定方法、測量方法

在審

• 申請號: 201810720673.2
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108489618A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 張白;劉芳
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 北京市領專知識產權代理有限公司 11590
• 代理人: 林輝輪;張玲

一種激光波長測量裝置及其標定方法、測量方法。本發明涉及一種激光波長測量裝置及其測量方法，所述激光波長測量裝置包括棱鏡、光電探測器與處理系統，所述棱鏡用于接收激光，且使入射的激光發生折射后射出，所述光電探測器用于接收發生折射后的激光，并測量其入射位置，所述處理系統用于根據光電探測器接收到的激光的入射位置變化量，計算出被測激光的波長。本發明利用棱鏡對不同波長的激光折射角不同的原理，結合光電探測器即可獲得激光波長，本發明測量裝置結構簡單，成本低，測量精度較傳統方法有顯著提高。

技術領域

本發明涉及測量技術領域，具體涉及一種激光波長測量裝置及其標定方法、測量方法。

背景技術

激光干涉儀是以激光波長為長度計量基準的高精度測量儀器，其波長的不確定度直接確定了儀器所能達到的最高精度。目前激光穩頻的方法是將激光鎖定到Fabry-Perot(F-P)腔上，此技術稱為相位調制光外差技術，又稱PDH穩頻技術。由于F－P腔長會隨著外界溫度變化發生漂移，激光頻率也會隨著腔長發生漂移。為解決腔長漂移帶來的誤差，通常需要將腔長鎖定到另一個用原子譜線穩定的激光器上，從而實現激光器、吸收譜線和光腔三者之間的閉環鎖定，以達到精密測量物理對激光頻率穩定度的要求，但是此方法結構比較復雜，實驗難度較高。廖立新等人在《用雙棱鏡測激光波長的簡單方法》提出通過雙棱鏡干涉測量激光波長的方法，但該方法的波長測量精度仍然較低，難以實現高精度的激光波長測量。

發明內容

本發明的目的在于提出一種激光波長測量裝置及其標定方法、測量方法，本發明測量結構簡單，成本低，測量精度較傳統方法有顯著提高。

為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種激光波長測量裝置，包括棱鏡、光電探測器與處理系統，所述棱鏡用于接收激光，且使入射的激光發生折射后射出，所述光電探測器用于接收發生折射后的激光，并測量其入射位置，所述處理系統用于根據光電探測器接收到的激光的入射位置變化量，計算出被測激光的波長。

在更優的方案中，上述激光波長測量裝置還包括至少一個反射鏡，從棱鏡中出射的激光束入射至反射鏡，經反射鏡反射后入射至光電探測器。增大光臂可以增大光電探測器上的入射位置變化量，提高計算精度，通過設置反射鏡，使激光束經過一次或多次反射后再入射至光電探測器中，不僅可以增大光臂，而且可以不增加裝置的水平空間，換言之可以在提高測量精度的情況下使裝置尺寸盡可能小。

進一步優化的方案中，所述反射鏡為多個，且多個反射鏡平行設置。多個反射鏡實現多次反射，可以進一步增大光臂，且整體尺寸小，平行設置結構簡單，計算方便。

進一步優化的方案中，反射鏡與光電探測器平行設置。

在進一步的方案中，所述棱鏡包括棱鏡面一與棱鏡面二，所述激光入射至棱鏡的棱鏡面一，并發生折射，發生折射后的激光入射至棱鏡面二時，棱鏡面二使得激光再次發生折射，激光發生折射后形成折射角從棱鏡面二射出。

在進一步的方案中，所述棱鏡面一與棱鏡面二相接，其夾角為銳角。

在進一步的方案中，所述棱鏡的材質為光子晶體。

另一方面，本發明同時提供了上述激光波長測量裝置的標定方法，包括以下步驟：

調整棱鏡與光電探測器的位置關系，使得入射激光入射至棱鏡，經棱鏡的兩個棱鏡面折射后射出，并可以被光電探測器接收；

使已知波長激光入射至棱鏡，測量該激光在光電探測器上的入射位置；

給定入射激光波長分別為λ1、λ2、λ3…λn,記錄對應波長下的光電探測器一的位置變化量X1、X2、X3…Xn，通過非線性擬合獲得激光波長變化量與光電探測器的位置變化量的公式和/或關系曲線。

上述激光波長測量裝置的一種測量方法，包括以下步驟：