掃描共焦腔f-p干涉儀自由光譜范圍測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍測(cè)量系統(tǒng),系統(tǒng)中激光器通過(guò)光纖連接所述第一光纖耦合器，第一光纖耦合器的一個(gè)輸出端連接所述的聲光移頻器，聲光移頻器的輸出端與第一耦合器的另外一個(gè)輸出端連接所述第二光纖耦合器的兩個(gè)輸入端，第二光纖耦合器的輸出端通過(guò)所述聚焦透鏡把光聚焦在所述掃描共焦腔F-P干涉儀中心，掃描共焦腔F-P干涉儀連接所述光電探頭，光電探頭連接所述時(shí)間測(cè)量模塊。只需要知道兩個(gè)頻率激光出射的時(shí)間信息和聲光移頻器的頻率信息，就能算出掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍。本方案操作簡(jiǎn)便，測(cè)量精度高。
【專利說(shuō)明】掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍測(cè)量系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本專利涉及一種掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍測(cè)量系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著高分辨率激光光譜檢測(cè)，精密光學(xué)測(cè)量等技術(shù)的不斷發(fā)展，掃描共焦腔F-P干涉儀作為一種高精度光譜分析儀器，得到了廣泛的應(yīng)用，目前檢測(cè)F-P自由光譜范圍的方法主要有頻率調(diào)制技術(shù),該技術(shù)精度高,但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,并且需要復(fù)雜的數(shù)據(jù)后處理才能得到F-P的自由光譜范圍，但精確測(cè)量掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍的技術(shù)并未出現(xiàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本專利提供一種精確測(cè)量掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍的測(cè)量系統(tǒng)。解決了精確快速測(cè)量掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍的問(wèn)題。
[0004]本專利所述測(cè)量系統(tǒng)包括激光器，第一、第二光纖耦合器，聲光移頻器，掃描共焦腔F-P干涉儀，聚焦透鏡，光電探頭，時(shí)間測(cè)量模塊。
[0005]所述激光器通過(guò)光纖連接所述第一光纖耦合器，第一光纖耦合器的一個(gè)輸出端連接所述的聲光移頻器，聲光移頻器的輸出端和第一光纖耦合器的另外一個(gè)輸出端分別與第二光纖耦合器的兩個(gè)輸入端連接，第二光纖耦合器的輸出端通過(guò)所述聚焦透鏡把光聚焦在所述掃描共焦腔F-P干涉儀中心，掃描共焦腔F-P干涉儀連接所述光電探頭，光電探頭連接所述時(shí)間測(cè)量模塊。
[0006]系統(tǒng)測(cè)量原理如下:
[0007]光電探頭得到的信號(hào)如圖1所述，設(shè)R為F-P腔的腔長(zhǎng)，R0為h時(shí)刻F-P腔的腔長(zhǎng)，此時(shí)波長(zhǎng)為λ I的激光和F-P腔腔長(zhǎng)匹配，從F-P腔中出射，R1為h時(shí)刻F-P腔的腔長(zhǎng)，此時(shí)波長(zhǎng)為λ 2的激光和F-P腔腔長(zhǎng)匹配，從F-P腔中出射，波長(zhǎng)為λ 2的激光為波長(zhǎng)為λ i的激光移頻得到，R2為t2時(shí)刻F-P腔的的腔長(zhǎng)，根據(jù)F-P干涉儀相干加強(qiáng)原理，得到:
[0008]k λ j = 2R0(I)
[0009]k λ 2 = 2?(2)
[0010](k+1) λ j = 2R2(3)
[0011](2)式減(I)式得:
[0012]I^(A2-A1) = 2 (R1-R0)(4)
[0013](3)式減(I)式得:
[0014]λ: = 2 (R2-R0)(5)
[0015](4)式除以(5)式得
[0016]人K(6)
Xj R2 — R''
[0017]設(shè)壓電陶瓷的掃描速度為Vs，則:
[0018]R0 = R+Vst0(7)
[0019]札二尺+乂山(8)
[0020]R2 = R+Vst2(9)
[0021]把(7)、(8)、(9)帶入(6)式得:
I~^\,I —,U(1())
[0022]~^ V 1U；
A tI ^tO
k—L_
[0023]由于2=上，令r=A二fiL，得到:(? —D(11)
/tI ~h)./:
[0024]F-P腔的自由光譜范圍= ^相對(duì)于F-P腔的腔長(zhǎng)R，腔的掃描長(zhǎng)度I < < R，因此R ^ R0 ^ R1 ^ R2，所以:
[_ FSR=^^=ik (12)
[0026]把(11)式代入(12)，化簡(jiǎn)得到:
[0027]FSR ='H< H)

T
[0028]其中聲光移頻器的移頻量即為f1-f2，T可以由時(shí)間測(cè)量模塊測(cè)得，這樣我們就能得到F-P腔的自由光譜范圍。由于近似產(chǎn)生的誤差占實(shí)際結(jié)果的比重為:
c c
AFSR 2R~2(R + i) I
[0029]-<---=-
FSRcR + l

IR
[0030]一般情況，川 /?Λ?106
[0031]所述激光器為一波長(zhǎng)為F-P干涉儀工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)的連續(xù)波激光器。
[0032]所述聲光移頻器為一臺(tái)使激光頻率發(fā)生固定變化的儀器，因此不限于聲光移頻器，還可以使用其它移頻儀器，如電光移頻器。
[0033]所述光電探測(cè)器為可相應(yīng)激光波長(zhǎng)的光電探測(cè)器。
[0034]所述時(shí)間測(cè)量單元可以測(cè)量多個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔。
[0035]所述方法測(cè)量共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍需要測(cè)量?jī)蓚€(gè)頻率激光出射的時(shí)間信息。
[0036]本專利的有益效果在于:
[0037]1、使用設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，僅需額外增加一臺(tái)激光器和其它簡(jiǎn)單的儀器；
[0038]2、本專利測(cè)量精度高，誤差小。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1為掃描共焦腔F-P干涉儀輸出的信號(hào)；
[0040]圖2為掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖2和【具體實(shí)施方式】對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明，激光光源I采用NKT公司的波長(zhǎng)可調(diào)諧激光器，輸出激光經(jīng)過(guò)普通單模光纖耦合器2分為兩路，一路經(jīng)過(guò)60MHz聲光移頻器3進(jìn)行移頻，移頻之后的信號(hào)與光纖耦合器2輸出的另外一路信號(hào)連接至光纖耦合器4，光纖耦合器4的出射激光通過(guò)聚焦透鏡5入射至Thorlabs公司生產(chǎn)的SA200掃描共焦腔F-P干涉儀6的中心，光電探頭7進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，輸出的信號(hào)進(jìn)入時(shí)間測(cè)量單元8，由時(shí)間測(cè)量單元8測(cè)量脈沖之間的時(shí)間間隔，通過(guò)時(shí)間間隔和聲光移頻器的移頻量就能算出F-P腔的自由光譜范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍測(cè)量系統(tǒng)，包括激光器(I)，第一光纖耦合器(2)，第二光纖耦合器(4)，聲光移頻器(3)，掃描共焦腔F-P干涉儀(6)，聚焦透鏡(5)，光電探頭(7)，時(shí)間測(cè)量模塊(8)，其特征在于: 所述的激光器(I)通過(guò)光纖連接第一光纖耦合器(2)，第一光纖耦合器(2)的一個(gè)輸出端連接聲光移頻器(3),聲光移頻器(3)的輸出端和第一光纖I禹合器(2)的另外一個(gè)輸出端分別與第二光纖耦合器(4)的兩個(gè)輸入端連接，第二光纖耦合器(4)的輸出端通過(guò)所述聚焦透鏡(5)把光聚焦在所述掃描共焦腔F-P干涉儀(6)中心，掃描共焦腔F-P干涉儀(6)連接所述光電探頭(7)，光電探頭(7)連接所述時(shí)間測(cè)量模塊(8)，通過(guò)時(shí)間測(cè)量模塊(8)來(lái)獲取兩個(gè)頻率激光出射的時(shí)間信息，并根據(jù)聲光移頻器(3)的頻率信息計(jì)算出掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述的激光器(I)為一波長(zhǎng)為F-P干涉儀工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)的連續(xù)波激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種掃描共焦腔F-P干涉儀自由光譜范圍測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述的聲光移頻器(3)為一使激光頻率變化固定頻率的儀器。
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK203965129SQ201420310997
【公開(kāi)日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】胡以華, 劉豪, 舒嶸, 洪光烈, 葛燁, 黃宇翔 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所