基于双F-P标准具的激光波长测量装置研究

发布时间：2020-03-20 10:18

【摘要】：提出并研究了一种基于双F-P标准具和光学线性滤波器的全光纤实时的激光波长测量方案。光学线性滤波器用于激光波长的粗略测量,双F-P标准具用于确定激光波长的精确值。通过微小地调谐其中一个标准具的光束入射角,使其波长响应曲线产生相应相移,然后结合参考标准具的波长响应曲线,可以实现整个C波段范围无盲区的补偿测量。通过讨论不同相移量的组合方式,提出了一种适用于任意相移量的波长判断方法,可以实现达到的测量精度为?1.38pm。该波长测量系统具有结构紧凑、成本低、测量范围广等优点。本论文在分析介绍了国内外的激光波长测量方法的基础上,总结比较了各自的优点和不足,提出了基于双F-P标准具的波长测量方案;从原理和特性两方面深入研究了法布里-珀罗的干涉效应,并对法布里-珀罗干涉条纹的精细度和自由光谱范围参数和对角度的敏感特性做了详细介绍;论文给出了固体腔F-P标准具的材料特性和光纤准直器的结构特点;对双F-P标准具波长测量的整体光路框架做了详细分析,包括线性滤波器的粗略测量部分和双F-P标准具的精确测量部分,并介绍了各设备的工作参数和硬件电路的实现方法;提出了两种不同标准具组合搭配的波长测量方法,详细分析了两种组合方案下波长响应曲线的特点和两者的优缺点,提出了适用于两方案的波长判断方法,并通过对不同波形相移量的盲区分析,筛选出了最优的波长测量方案;以实验测量的数据表明该系统的波长测量精度可达到?1.38pm,测量范围为1520nm-1570nm,同时还对波长测量装置的稳定性进行了测试。
【图文】：

图 1. 1 图（a）和（b）分别为 Michelson 干涉的光路和波长测量装置1M 和2M 分别为可移动平面反射镜和稳固的平面反射镜，两者相互垂直，'2M为2M 在光路(1)中相对于平板1G 所成的虚像，入射激光 S 通过透镜 L 在焦平面上汇聚成点光源，然后分别经过分束镜1G 和补偿镜2G ，在分光镜1G 的后表面，一束光线由平面镜1M 反射形成光路(1),另一透射光经2M 反射形成光路（2），其特征是当1M 移动的距离为 2时，所产生的干涉条纹就会吞进或吐出一条。通过运用Michelson 干涉原理，结合参考激光器，图 1.1（b）为典型的 Michelson 干涉型波长计，1C 和2C 平行安装在同一活动反射器中。通过调节可动的反射镜之间的间距 L，参考激光的干涉条纹数量rN 与波长r 的关系为 4r r rN n L （1-1）rn 为参考激光在空气中的折射率。待测激光波长关系可表示为 4u u uN n L （1-2）待测激光的干涉条纹数量与波长分别表示为uN 与 u，相应的空气折射率为

度可达到-86.4 10[10]。力学系王新等人提出了一种基于外和外差干涉仪实现激光波长的测量涉强度，所以可适用于强度不稳定nm，精度高达-82 10[11]。量实验室通过未知波长和参考波长出了一种新型基于迈克尔逊干涉仪度为±0.2ppm 和±10pm，分别对型波长测量方法构的划分，通常可以分为 Fizeau 平涉仪如图 1.2，主要应用于面形检验测量，，Fizeau 球面干涉仪如图 1.3，GY-1 型激光球面干涉仪为例[13-15]。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN249

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本文编号：2591647