[發明專利]一種高精度激光測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202210058065.6
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114383739A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 李春來;馬光金;何進;岳玉濤;魏益群;秦來香;常鵬媛;陳景標
• 申請（專利權）人: 深港產學研基地（北京大學香港科技大學深圳研修院）;北京大學深圳研究院
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 北京知無憂專利代理有限公司 11880
• 代理人: 朱鳳成

本發明公開了一種高精度激光測量裝置及方法，包括工作臺，所述工作臺頂部中心安裝有原子氣室，且工作臺中心兩側安裝有磁場系統，工作臺頂部一側固定連接有溫控系統，且工作臺頂部中心兩側對稱安裝有第一固定桿和第二固定桿，本發明引入原子氣室作為法拉第原子濾光器來進行激光測量，通過調節的磁場的大小，改變原子在磁場的能級分裂值，從而改變原子躍遷頻率，繼而改變濾光器的濾過頻率，即通過濾光器的頻率可調，在知道特定條件下的濾光器的濾過頻率的情況下，通過該濾光器的激光頻率同樣對比得出，有利于測量不同頻率的激光，同時該種設備方法的測量精度高，波長精度可達0.001nm，并且本發明的設備簡單，制造成本低。

技術領域

本發明涉及光電子技術領域，具體為一種高精度激光測量裝置及方法。

背景技術

激光波長測量是激光的核心的參數，目前對于激光波長測量的常用方法，大致有干涉法，光柵法，以及吸收光譜法，其中干涉法精度較高需要儀器設備較為復雜，通常的光譜儀是采用的光柵法，通過光柵的衍射求得激光波長，光譜儀的優點是可以對比較寬的波長范圍進行測量，一般精度較高的光譜儀價格較為昂貴，且大多是進口的，并且波長范圍越大價格越貴，小型的光譜儀雖然不太貴但是精度較差，只能作為初步測量參考，吸收光譜法利用原子的吸收光譜精度較高，缺點是只能對特定的躍遷頻率測量；

對于原子光譜法，利于原子上下能級差△E＝E2-E1，通過特定方法使得激光只能對準原子躍遷頻率，從而得到激光頻率V0＝△E/h，h為普朗克常數，將原子置于磁場中，由于Zeeman效應，原子能級發生分裂，δE＝mμBB，其中μB為玻爾磁子，m為角動量量子數，B為磁場；

由此得到原子躍遷頻率為V＝V0+(m2-m1)μBB/h，對于常用的D2線，即m2對應于P能級，可能取值為0，±1，±2；m1對應于S能級，可能取值為0，±1，由此可以得到原子躍遷頻率除原有的V0，還有另外多個取值，并且取值隨磁場B可變，對于更高能級的躍遷，m對應的角量子數取值更多，也對應更多的可能頻率，現有的激光測量裝置只能對較為特定的頻率測量，測量范圍較為局限，同時測量設備的成本較高，不適合大范圍推廣，并且測量的過程中，測量的精度較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高精度激光測量裝置及方法，以解決上述背景技術中提出測量范圍單一、精度低以及設備成本高的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種高精度激光測量裝置，包括工作臺，所述工作臺頂部中心安裝有原子氣室，且工作臺中心兩側安裝有磁場系統，工作臺頂部一側固定連接有溫控系統，且工作臺頂部中心兩側對稱安裝有第一固定桿和第二固定桿，第一固定桿和第二固定桿頂部分別固定連接有第二偏振片和第一偏振片。

優選的，所述工作臺頂部兩側對稱安裝有第一安裝桿和第二安裝桿，且第一安裝桿和第二安裝桿頂部分別安裝有第一光學準直透鏡和第二光學準直透鏡，工作臺頂部一側靠近邊緣位置安裝有光功率計。

優選的，所述工作臺底部四角位置分別安裝有支撐腿。

優選的，所述原子氣室包括氣密外殼、第一透過窗、玻璃泡和第二透過窗，工作臺頂部中心安裝有氣密外殼，且氣密外殼兩側中心分別固定連接有第一透過窗和第二透過窗，氣密外殼內部設置有若干玻璃泡，且玻璃泡種填充有原子氣體。

優選的，所述磁場系統包括磁場外殼、二極磁鐵和螺線管，工作臺中心兩側安裝有磁場外殼，且磁場外殼內部一側均勻安裝有若干個螺線管，磁場外殼內部另一側均勻安裝有若干個二極磁鐵。

優選的，所述溫控系統包括熱電偶溫度計、溫控外殼、高精度熱敏電阻和加熱絲，工作臺頂部一側安裝有溫控外殼，且溫控外殼內部底面中心固定連接有高精度熱敏電阻，溫控外殼內部一側安裝有加熱絲，且溫控外殼外壁一側頂部安裝有熱電偶溫度計，熱電偶溫度計與加熱絲通過導線電性連接。

一種高精度激光測量方法，包括步驟一，設備組裝；步驟二，標準制定；步驟三，樣品選擇；步驟四，激光測量；步驟五，數據對比；