專利名稱：標(biāo)準(zhǔn)具的制造和調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適于波長或頻率鎖定應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)具的制造和調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
本發(fā)明主要適用于在WDM(波分復(fù)用)或DWDM(密集波分復(fù)用)應(yīng)用中與可調(diào)諧激光器結(jié)合用作波長鎖定器的標(biāo)準(zhǔn)具。這種標(biāo)準(zhǔn)具通常是實(shí)心標(biāo)準(zhǔn)具。激光器用于以與所謂ITU格柵(基于國際電信聯(lián)盟的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范)相應(yīng)的主要處于1550nm周圍的一組分離、等間隔的頻率，發(fā)射輻射。
ITU格柵是一組不同頻率格柵。每個(gè)格柵在特定頻率范圍內(nèi)具有等間隔的頻率，將相鄰頻率之間的間隔設(shè)定為以下數(shù)值之一200GHz-從前的技術(shù)100GHz-當(dāng)前普遍使用50GHz-當(dāng)前正在建立25GHz-當(dāng)前正在研制12.5GHz-未來發(fā)展在本說明書中，使用術(shù)語“ITU格柵”表示該標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范中所定義的這些特定頻率格柵中的任何一種。
本申請(qǐng)中目前所用的標(biāo)準(zhǔn)具是根據(jù)其自由光譜范圍(FSR)制造和規(guī)定的。由標(biāo)準(zhǔn)具的厚度和材料性質(zhì)，特別是其折射率決定自由光譜范圍?？捎上率矫鞔_地表示出FSR=c2ndcos(θ)---(1)]]>其中FSR為從頻率方面看標(biāo)準(zhǔn)具自由光譜范圍，c為光速，n為標(biāo)準(zhǔn)具材料的折射率，d為其厚度。角度θ為標(biāo)準(zhǔn)具內(nèi)的光相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)具表面上表面法線的傳播角度。
傳統(tǒng)上，使用FSR表示以頻率為函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜的特征。理想情況下，對(duì)于具有恒定折射率的標(biāo)準(zhǔn)具而言，F(xiàn)SR由具有等距離傳輸峰和谷的周期性函數(shù)組成。
實(shí)際上，折射率(n)隨波長稍有變化(寫作nv，稱作色散)，從而根據(jù)公式(1)FSR具有波長依賴性。這就導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中峰值之間的距離是改變的。從而，用作波長鎖定器的標(biāo)準(zhǔn)具具有的鎖定頻率，將稍微偏離真正的等距離間隔ITU格柵。從而，在(D)WDM應(yīng)用中，必須通過向用于調(diào)整(D)WDM激光器頻率的電路的反饋信號(hào)中加入取決于實(shí)際ITU頻率的表列(tabulated)誤差信號(hào)，來對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)償。由于反饋電子裝置的電壓擺動(dòng)有限，顯然限制了反饋電子裝置能包含的ITU頻率的范圍，也限制了反饋環(huán)的穩(wěn)定性。
使用標(biāo)準(zhǔn)具測(cè)量激光器頻率，并且僅通過電反饋環(huán)對(duì)其進(jìn)行間接控制。常規(guī)情況下，將標(biāo)準(zhǔn)具放置在激光束發(fā)射的次級(jí)光束(或者是通過部分反射器從主光束分離出的一部分，或者是從激光器的后端泄漏出的)的路徑中。將次級(jí)光束的強(qiáng)度調(diào)節(jié)(通過其他反饋系統(tǒng))成恒定的，從而，通過標(biāo)準(zhǔn)具的傳輸強(qiáng)度取決于以入射激光頻率為函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)具傳輸率。
在許多情況下，并未將標(biāo)準(zhǔn)具傳輸率設(shè)定為一個(gè)ITU(或其他)頻率—在該位置處強(qiáng)度隨波長漂移的改變非常小(一階導(dǎo)數(shù)為0)—而設(shè)定為使預(yù)期頻率與峰值的肩部部分重合。在其他情況下，將標(biāo)準(zhǔn)具峰值傳輸?shù)淖畲笾翟O(shè)定為ITU(或其他)頻率其中之一。例如，如FibreSystems Europe(2002年4月出版，笫31頁)中揭示出的，在Fiberspace公司(加利福尼亞91367，Woodland Hills，Erwin大街21210)制造的Gridlocker可調(diào)諧激光器中所用的光學(xué)鎖相環(huán)技術(shù)中，使用標(biāo)準(zhǔn)具的傳輸光譜的極大值，將激光器頻率鎖定為ITO(或其他)頻率。
在另一種裝置中，將標(biāo)準(zhǔn)具放置在((D)WDM)激光器腔體的內(nèi)部，從而可使激光器在與傳輸光譜中的極大值相應(yīng)的那些頻率處諧振。這通過以下事實(shí)來實(shí)現(xiàn)將標(biāo)準(zhǔn)具放置在激光腔內(nèi)部，使其反射表面的法線與入射激光束光軸成某一非零傾角，對(duì)于腔中頻率與標(biāo)準(zhǔn)具的傳輸極大值不一致的那些振蕩模式，將引起額外的損耗，從而使激光器不會(huì)在與標(biāo)準(zhǔn)具傳輸曲線中極大值相應(yīng)的頻率之外的任何頻率上振蕩。在鎖定到ITU(或其他)頻率的應(yīng)用中，制造和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)具，使傳輸光譜的極大值與ITU(或其他)頻率相應(yīng)。
標(biāo)準(zhǔn)具具有一定范圍的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，包括色散、熱敏度和穩(wěn)定性、尺寸(緊湊性)、制造容易性、成本和堅(jiān)固性。與空氣隙標(biāo)準(zhǔn)具相比，實(shí)心標(biāo)準(zhǔn)具通常具有緊湊性、易于制造性和堅(jiān)固性，而實(shí)心金剛石標(biāo)準(zhǔn)具可能具有更進(jìn)一步的緊湊性、熱穩(wěn)定性和其他優(yōu)點(diǎn)。
用于特定應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)具的設(shè)計(jì)由于色散作用而變得很復(fù)雜，如果沒有色散那么將可能存在簡單的分析方法。經(jīng)發(fā)現(xiàn)，色散特別是非線性色散是標(biāo)準(zhǔn)具可獲得性能的主要限制，對(duì)于高性能的要求通常需要將裝置中頻率范圍內(nèi)任何鎖定點(diǎn)處的最大誤差最小化，從而使電反饋電路中所需的工作范圍最小化。
現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)具的方法為基于對(duì)感興趣頻率范圍的某一平均中心值，選擇標(biāo)準(zhǔn)具厚度從而選擇其FSR。在包括激光器、標(biāo)準(zhǔn)具和電子裝置的實(shí)際光電組件中，通過旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)具使其離開0°(即垂直于入射光束)某一角度φ，或者旋轉(zhuǎn)一般為幾度的初始設(shè)計(jì)角度，進(jìn)行實(shí)現(xiàn)這一目的的最終調(diào)節(jié)，從而傳輸峰的鎖定頻率(肩部)與ITU頻率重合。對(duì)于可調(diào)諧激光器，鎖定頻率通常選擇為處于待調(diào)節(jié)激光器的頻帶的中間處。標(biāo)準(zhǔn)具的旋轉(zhuǎn)調(diào)整通常精確到1/10度，并且一旦調(diào)整，則標(biāo)準(zhǔn)具就通過焊料或環(huán)氧樹脂固定在適當(dāng)位置，并將所述組件密封。注意，φ代表標(biāo)準(zhǔn)具光入射和出射表面偏離標(biāo)準(zhǔn)具主體外部介質(zhì)(空氣)中入射光垂直方向的角度。由于實(shí)心標(biāo)準(zhǔn)具的表面處的折射作用，標(biāo)準(zhǔn)具主體內(nèi)部的等效角度θ通常更小，并且對(duì)于某些角度來說，這兩個(gè)角度之間的比值是固定的，且隨標(biāo)準(zhǔn)具材料而定。特別是，熔融石英的比值φ/θ大約為1.4，而對(duì)于金剛石而言大約為2.4。
上面概述的用于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)具的方法，問題在于無需使可調(diào)諧激光器必須鎖定的ITU頻率范圍內(nèi)的頻率誤差最小化。本發(fā)明的目的在于提供一種制造和調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)具的改進(jìn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種在特定光譜范圍上，標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中的峰值與周期性鎖頻格柵之間的優(yōu)化調(diào)整方法，包括確定和實(shí)現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中產(chǎn)生適當(dāng)周期性的有效標(biāo)準(zhǔn)具厚度(d.cosθ)的數(shù)值，同時(shí)用預(yù)定的小數(shù)干涉級(jí)ε對(duì)于由標(biāo)準(zhǔn)具相位差δ＝2π(m+ε)的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分定義的適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰值進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到周期性鎖頻格柵中的預(yù)定頻率。
根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種在特定光譜范圍上，標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中的峰值與周期性鎖頻格柵之間的優(yōu)化調(diào)整方法，包括確定和實(shí)現(xiàn)有效標(biāo)準(zhǔn)具厚度(d.cosθ)以及小數(shù)干涉級(jí)ε的數(shù)值，其中有效標(biāo)準(zhǔn)具厚度和小數(shù)干涉級(jí)ε一起在標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹芷谛?，并用精?xì)的小數(shù)干涉級(jí)ε來調(diào)整由標(biāo)準(zhǔn)具相位差δ＝2π(m+ε)的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分定義的適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰值，調(diào)整到周期性鎖定頻率中的預(yù)定頻率。
在任何一種情形中，根據(jù)所選擇的優(yōu)化機(jī)制，在特定頻率范圍內(nèi)最好將偏離周期性鎖頻格柵與標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰值之間的預(yù)計(jì)小數(shù)干涉級(jí)ε的誤差最小化。
例如，該優(yōu)化機(jī)制可以為以下中的一種a.使特定頻率范圍內(nèi)任意頻率處觀察到的偏離預(yù)計(jì)小數(shù)干涉級(jí)ε的最大誤差最??；b.使特定頻率范圍內(nèi)偏離預(yù)計(jì)小數(shù)干涉級(jí)ε的絕對(duì)誤差的和最??；并且c.獲得特定頻率范圍內(nèi)偏離預(yù)計(jì)小數(shù)干涉級(jí)ε的誤差的最小平方值。
通常，該周期性鎖頻格柵為ITU格柵。
另外，根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供一種適用于鎖頻裝置的標(biāo)準(zhǔn)具的制造和調(diào)整方法，該方法包括
a.確定一組空間分離的預(yù)定鎖定頻率；b.在所述的預(yù)定鎖定頻率組中選擇所需的鎖定頻率；c.使用預(yù)定數(shù)值作為小數(shù)干涉級(jí)ε，計(jì)算所選擇的鎖定頻率處標(biāo)準(zhǔn)具相位差的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分的優(yōu)化數(shù)值；d.使用m的優(yōu)化數(shù)值計(jì)算與所選擇的鎖定頻率相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具的厚度值；以及e.將標(biāo)準(zhǔn)具主體拋光，使有效厚度d.cos(θ)等于所計(jì)算出的厚度值。
該方法還包括f)選擇所選定的鎖定頻率處標(biāo)準(zhǔn)具相位差的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分的初始、估計(jì)值，并使用所選擇的m值計(jì)算與所選擇的鎖定頻率相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具的厚度值；g)使用標(biāo)準(zhǔn)具有效厚度的計(jì)算值計(jì)算一組標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率；h)確定所計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率與該組預(yù)定鎖定頻率的各頻率之間的偏差；i)調(diào)節(jié)m的選擇值；j)重復(fù)步驟(f)到(i)0或者多次，將計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率與預(yù)定鎖定頻率組之間的相關(guān)性優(yōu)化，從而得出標(biāo)準(zhǔn)具的最佳厚度值；并且k)將標(biāo)準(zhǔn)具主體拋光，使有效厚度d.cos(θ)等于計(jì)算出的最佳厚度。
該方法可包括將所需鎖定頻率調(diào)節(jié)成該組預(yù)定鎖定頻率中的另一個(gè)，并重復(fù)步驟(f)到(i)0或多次，從而使預(yù)定鎖定頻率組與標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率之間的總頻率誤差最小。
另外，根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供一種適用于鎖頻裝置的標(biāo)準(zhǔn)具的制造和調(diào)整方法，該方法包括a.確定一組空間分離的預(yù)定鎖定頻率；b.在所述的預(yù)定鎖定頻率組中選擇所需的鎖定頻率；c.使用小數(shù)干涉級(jí)ε的估計(jì)值，計(jì)算所選擇的鎖定頻率處標(biāo)準(zhǔn)具相位差的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分的優(yōu)化數(shù)值；d.計(jì)算ε的優(yōu)化值；e.使用m和ε的優(yōu)化數(shù)值計(jì)算與所選擇的鎖定頻率相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具的厚度值；以及f.將標(biāo)準(zhǔn)具主體拋光，使有效厚度d.cos(θ)等于所計(jì)算出的厚度值。
該方法還包括g.選擇所選定的鎖定頻率處標(biāo)準(zhǔn)具相位差的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分的初始、估計(jì)值，并使用所選擇的m值計(jì)算與所選擇的鎖定頻率相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具的厚度值；h.使用標(biāo)準(zhǔn)具有效厚度的計(jì)算值計(jì)算一組標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率；i.確定所計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率與該組預(yù)定鎖定頻率的各頻率之間的偏差；j.通過調(diào)節(jié)ε的數(shù)值，減小所述的偏差；k.調(diào)節(jié)m的選擇值；l.復(fù)步驟(g)到(k)0或者多次，將計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率與預(yù)定鎖定頻率組之間的相關(guān)性優(yōu)化，從而得出標(biāo)準(zhǔn)具的最佳厚度值；并且m.將標(biāo)準(zhǔn)具主體拋光，使有效厚度d.cos(θ)等于計(jì)算出的最佳厚度。
該方法可包括將所需鎖定頻率調(diào)節(jié)成該組預(yù)定鎖定頻率中的另一個(gè)，并重復(fù)步驟(g)到(k)0或多次，從而使預(yù)定鎖定頻率組與標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率之間的總頻率誤差最小。
最好，ε為-0.5到+0.5之間的實(shí)數(shù)，表示標(biāo)準(zhǔn)具干涉級(jí)的相位偏移，從而確定在傳輸峰上(ε＝0)或者在傳輸峰的任一肩部(ε＜＞0)處是否發(fā)生頻率鎖定。
通常，空間間隔的預(yù)定鎖定頻率組包括ITU格柵。
優(yōu)選在0°至20°范圍內(nèi)，并且最好在0°至5°范圍內(nèi)選擇θ，從而提供一種對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具主體拋光后厚度中的小誤差進(jìn)行校正的裝置。
標(biāo)準(zhǔn)具可包括實(shí)心金剛石主體。
從而，該方法不僅僅是選擇具有給定FSR的標(biāo)準(zhǔn)具，然后用一個(gè)選定的預(yù)定鎖定頻率調(diào)整一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰，而是具體地選擇和優(yōu)化m的數(shù)值，標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰的標(biāo)準(zhǔn)具干涉級(jí)(在標(biāo)準(zhǔn)具應(yīng)用中相對(duì)于任何特定鎖定頻率進(jìn)行調(diào)整)。從而，利用雙頻率格柵(ITU格柵和標(biāo)準(zhǔn)具自身的傳輸頻率組)的精密調(diào)整，保證周期性鎖頻格柵與標(biāo)準(zhǔn)具傳輸頻率之間的間隔被最好地優(yōu)化，因?yàn)橛捎谡{(diào)節(jié)了通過標(biāo)準(zhǔn)具的有效光程長度(例如在安裝到組件中期間旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)具)，標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰的間隔和位置都發(fā)生了漂移。
另外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種波長鎖定器，包含根據(jù)上述方法制造并安裝到光電組件或裝置中的標(biāo)準(zhǔn)具。
最好，在這種波長鎖定器中，標(biāo)準(zhǔn)具與反饋電子裝置相結(jié)合，工作在固定的溫度下，并且向可調(diào)諧激光器提供反饋信號(hào)，在特定頻率范圍內(nèi)進(jìn)行反饋校正，用于調(diào)節(jié)激光發(fā)射頻率并補(bǔ)償m和ε的值定義的標(biāo)準(zhǔn)具傳輸曲線上的特定頻率鎖定點(diǎn)與ITU頻率格柵的匹配頻率或者其他組周期性頻率之間的偏差，其中反饋校正不超出由標(biāo)準(zhǔn)具制造材料決定的最大值，從而適用下列各項(xiàng)其中之一a.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-400MHz；b.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-400MHz；c.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-700MHz；d.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-800MHz；e.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-800MHz；或f.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-800MHz。
優(yōu)選，在上述波長鎖定器中，適用下列各項(xiàng)其中之一a.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-250MHz；b.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-200MHz；c.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-600MHz；d.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-600MHz；e.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-600MHz；或f.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-600MHz。
更優(yōu)選，在上述波長鎖定器中，適用下列各項(xiàng)其中之一a.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-220MHz；b.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-150MHz；c.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-550MHz；d.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-500MHz；e.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-540MHz；或
f.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-540MHz。
這些數(shù)值基于使用ε＝0.25，使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)慣例選擇ε的值，使反饋電子裝置中誤差響應(yīng)最大。在應(yīng)用中，必須將表列誤差信號(hào)加入反饋信號(hào)以補(bǔ)償誤差。從而，適當(dāng)?shù)谋砹姓`差表格包括確定誤差性質(zhì)時(shí)所必須的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面，使ε可改變，賦予另一自由度，由此可進(jìn)一步增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)具的周期性傳輸光譜與周期性頻率格柵之間的匹配。
從而，根據(jù)本發(fā)明，還提供一種具有主體、該主體包括金剛石或熔融石英的的標(biāo)準(zhǔn)具，配置且具有設(shè)計(jì)誤差表格，從而當(dāng)該標(biāo)準(zhǔn)具用在波長鎖定器中時(shí)適用下列各項(xiàng)其中之一a.對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-160MHz；b.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-100MHz；c.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-450MHz；d.對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-350MHz；e.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-350MHz；或f.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-480MHz。
優(yōu)選，在上述標(biāo)準(zhǔn)具中適用下列各項(xiàng)其中之一a.對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-120MHz；b.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-90MHz；
c.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-410MHz；d.對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-250MHz；e.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-250MHz；或f.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-450MHz。
更優(yōu)選，在上述標(biāo)準(zhǔn)具中適用下列各項(xiàng)其中之一a.對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-80MHz；b.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-80MHz；c.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-390MHz；d.對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-150MHz；e.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-200MHz；或f.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-430MHz。
另外，根據(jù)本發(fā)明，標(biāo)準(zhǔn)具的性能及其相關(guān)的頻率誤差表格是在組裝成波長鎖定器組件之前被預(yù)先確定的。
從而，根據(jù)預(yù)定頻率誤差表格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過使由標(biāo)準(zhǔn)具相位差δ＝2π(m+ε)的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分與小數(shù)干涉級(jí)ε定義的標(biāo)準(zhǔn)具傳輸曲線上的峰值與ITU頻率格柵的頻率或其他組周期性頻率精確地一致，可實(shí)現(xiàn)該優(yōu)點(diǎn)。
這就能使鎖定器之間具有更大的一致性，并且有機(jī)會(huì)降低組裝期間或之后波長鎖定器的試驗(yàn)和設(shè)計(jì)階段的成本、裝配時(shí)間和復(fù)雜度。
波長鎖定器中使用的標(biāo)準(zhǔn)具可以為實(shí)心體，優(yōu)選包括金剛石。


圖1到4為表示改變?chǔ)艜r(shí)對(duì)根據(jù)本發(fā)明方法制造的金剛石和熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的最大和最小頻率偏移誤差的影響。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的主要目的在于實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)和調(diào)整過程，用于制造適于(D)WDM(密集)波分復(fù)用)裝置的標(biāo)準(zhǔn)具，并且獲得接近該種裝置基本極限的性能。為了說明的目的，將使用短語“ITU格柵”包括國際電信聯(lián)盟的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范中給出的特定頻率格柵，不過本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，還可以包括可使用或有規(guī)范限定的任何其他周期頻率格柵，其中標(biāo)準(zhǔn)具可用于反饋控制系統(tǒng)中。
在本文中，當(dāng)對(duì)于給定頻率范圍誤差(標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率組與ITU格柵頻率之差)最小時(shí)，實(shí)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)和調(diào)整。最小化可以針對(duì)最大頻率誤差或者對(duì)于某些其他重要的量，如在用戶感興趣的頻率范圍內(nèi)測(cè)得的rms頻率誤差。在有些應(yīng)用中，對(duì)于未超出最大絕對(duì)誤差或rms誤差的某些數(shù)值的頻率范圍的最大化，是最優(yōu)化的。
原則上，本發(fā)明的方法可用于這類應(yīng)用中所用的任何種類的標(biāo)準(zhǔn)具，不過當(dāng)使用金剛石標(biāo)準(zhǔn)具時(shí)，特別適宜。這是由于金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的色散使得使用本發(fā)明的方法時(shí)，允許金剛石標(biāo)準(zhǔn)具作為頻率鎖定器工作在比以前寬得多的頻帶上。
現(xiàn)有技術(shù)僅構(gòu)造出在感興趣的頻率范圍內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰具有某一優(yōu)化間隔的裝置，從而通過旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)具，同時(shí)在標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰與目標(biāo)頻率之間實(shí)現(xiàn)很大程度上(具有以前確定的ε值)的任意匹配，可進(jìn)行改變，其中目標(biāo)頻率通常在靠近周期性鎖頻格柵的中間的某處。
在現(xiàn)有技術(shù)中，ε的值一般被預(yù)先確定為某一數(shù)值，選擇該數(shù)值以使對(duì)于特定頻率誤差而言誤差信號(hào)最大，其中誤差信號(hào)視作標(biāo)準(zhǔn)具傳輸強(qiáng)度的改變。這取決于所選擇的將(D)WDM激光器的輸出頻率鎖定到ITU(或其他)格柵的方法。當(dāng)選擇傳輸峰的肩部(斜坡)上的鎖定點(diǎn)時(shí)，相當(dāng)于不同于0的ε值，且通過向標(biāo)準(zhǔn)具的表面涂覆具有適當(dāng)反射率的涂層，對(duì)于ε的特定選擇，可實(shí)現(xiàn)誤差信號(hào)的最大化。通常，ε處于-0.25到+0.25的范圍內(nèi)。
從而，僅由其自由空間范圍(FSR)和誤差量定義現(xiàn)有裝置。這就表明，在一定的頻率范圍內(nèi)，通過最大允許自由光譜范圍誤差乘以頻率范圍內(nèi)自由光譜范圍數(shù)量的一半，確定頻率偏差。對(duì)于由熔融石英制成的標(biāo)定50GHz C-波段標(biāo)準(zhǔn)具，自由光譜范圍的典型(商業(yè))規(guī)范為50GHz+/-0.02GHz。對(duì)于可在C-波段(大約4800GHz)寬度上調(diào)諧的激光器而言，表明鎖頻的具體頻率誤差最大為+/-960MHz。從而，必須將表列誤差信號(hào)加入反饋信號(hào)，以補(bǔ)償誤差，該誤差遠(yuǎn)大于具有根據(jù)本發(fā)明標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器的情形。需要對(duì)每個(gè)波長鎖定裝置分別得出該表列誤差表格，然后設(shè)計(jì)成在波長鎖定器的組裝和檢測(cè)階段單獨(dú)操作的裝置。
相反，本發(fā)明的優(yōu)選方法根據(jù)某一預(yù)定的優(yōu)化機(jī)制選擇標(biāo)準(zhǔn)具的目標(biāo)有效厚度d.cos(θ)，以便優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰與周期性鎖頻格柵之間的匹配，包括a)選擇在特定標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰(標(biāo)準(zhǔn)具的第m干涉級(jí)具有某一預(yù)定數(shù)值)與周期性鎖頻格柵中的特定頻率之間匹配的最佳一對(duì)，并且b)精確優(yōu)化特定標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰與周期性鎖頻格柵上的特定頻率之間的偏移ε，從而在最終結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)精確的峰值匹配和偏移。
在將ε作為預(yù)定常數(shù)對(duì)待的情形和將ε作為附加變量對(duì)待的情形這兩種情形中，通過使用迭代的數(shù)學(xué)方法，通常更有效地實(shí)現(xiàn)該優(yōu)化方法。用于迭代的典型順序?yàn)閍)選擇對(duì)于該裝置的適當(dāng)優(yōu)化參數(shù)，如感興趣頻率范圍上的最大誤差；b)得到標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中與周期性鎖頻格柵匹配的間隔，使所述的優(yōu)化參數(shù)最??；
c)確定與偏移ε精確一致的峰值的最佳配對(duì)，進(jìn)一步使所述優(yōu)化參數(shù)最??；d)在優(yōu)選實(shí)施例中，改變?chǔ)?，并再次進(jìn)一步使所述優(yōu)化參數(shù)最小；以及e)通過步驟b，c，d的迭代循環(huán)，找出同時(shí)優(yōu)化所有參數(shù)的最佳解決方案，使可獲得的優(yōu)化參數(shù)具有最佳數(shù)值，或者認(rèn)為對(duì)于預(yù)期應(yīng)用足夠低的該參數(shù)數(shù)值。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，本文中所述的用于優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)具性能的方法，是非常寬范圍的標(biāo)準(zhǔn)具所通用的。
由于在將標(biāo)準(zhǔn)具組裝成波長鎖定器之前預(yù)先確定標(biāo)準(zhǔn)具的誤差表格，這就為設(shè)計(jì)者提供了修改和簡化電子控制和利用誤差表的機(jī)會(huì)，和簡化各波長鎖定器的試驗(yàn)和裝配階段的機(jī)會(huì)。本發(fā)明與初始標(biāo)準(zhǔn)具的晶片大規(guī)模制造和特征化，產(chǎn)生所需厚度公差的大面積金剛石晶片，然后在后續(xù)階段將其切成各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具是一致的。
設(shè)計(jì)原則從而，該優(yōu)化方法的實(shí)現(xiàn)依賴于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)具的旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)光程長度，并非僅僅移動(dòng)一組固定間隔的頻率，而是稍稍改變這些頻率之間的間隔。其目的不僅僅是使任何標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率與ITU格柵的一個(gè)頻率(目標(biāo)選擇)或者甚至ITU格柵的特定(稱作中央)頻率一致，而且使特定標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率與特定ITU頻率一致，選擇配對(duì)使感興趣的范圍內(nèi)兩個(gè)頻率組的匹配優(yōu)化(根據(jù)所選擇的特定優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn))。本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，以下并未影響本發(fā)明的普遍性，而僅提供實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)途徑。
下面的公式(2)描述標(biāo)準(zhǔn)具的傳輸曲線T=11+F·sin2(δ2)---(2)]]>此處，T為標(biāo)準(zhǔn)具傳輸率，定義為傳輸?shù)娜肷涔β实谋戎?，F(xiàn)為對(duì)于理想標(biāo)準(zhǔn)具僅取決于標(biāo)準(zhǔn)具表面反射率的一個(gè)量。由下式給出相位差δ
δ=4πvcnvdcos(θ)---(3)]]>此處，v為入射光的頻率。
顯然注意到，n并非常數(shù)，而是頻率v的函數(shù)。從公式(2)可以看出，傳輸率T實(shí)際上是δ的周期函數(shù)，周期為2π，不過從公式(3)可以看出，由于n對(duì)頻率的依賴性，δ并非線性依賴于頻率。此外從公式(3)得出，僅以有效厚度d.cos(θ)的形式引入標(biāo)準(zhǔn)具厚度。
當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)具用于鎖定目的時(shí)，將反饋電子裝置設(shè)置為使δ的值在理想情況下符合下式δ＝2π(m+ε) (4)其中m+ε稱作“干涉級(jí)”，m為整數(shù)(干涉級(jí)的整數(shù)部分)，ε為-0.5與+0.5之間的某一實(shí)常數(shù)(干涉級(jí)的小數(shù)部分)，決定在傳輸峰本身(ε＝0)或在峰值的斜坡上是否發(fā)生鎖定，ε稱作‘小數(shù)干涉級(jí)’。相鄰傳輸峰上m的值改變1。
此時(shí)，本發(fā)明的方法是描述使頻率誤差最小的δ。通過將公式(3)與(4)合并來進(jìn)行2nvvcdcos(θ)=m+ϵ---(5)]]>理論上，必須以有效標(biāo)準(zhǔn)具厚度dcos(θ)為函數(shù)解出m的所有整數(shù)值。ε的值由激光器系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的鎖定機(jī)制決定(ε的值取決于在峰值上還是在峰值的上升或下降斜坡上發(fā)生鎖定，并且取決于峰值的銳度，即標(biāo)準(zhǔn)具表面的反射率)。
注意，上述解出m所有整數(shù)值的方法有些不切實(shí)際，因?yàn)樾枰幚淼臄?shù)量非常大。例如，對(duì)于C-波段可調(diào)諧激光器而言，必須產(chǎn)生大約100個(gè)頻率-標(biāo)準(zhǔn)具厚度函數(shù)，其中在最好的情況下，每個(gè)函數(shù)僅包含1個(gè)感興趣的點(diǎn)(有效厚度的最佳值)。
一種更快速的方法從m的估計(jì)值開始，對(duì)于某一預(yù)定的ITU頻率(通?？拷烧{(diào)諧激光器設(shè)計(jì)頻率范圍的中部)，通過求解公式(5)得出該ITU頻率下的有效標(biāo)準(zhǔn)具厚度。對(duì)于具有該厚度的標(biāo)準(zhǔn)具，鎖定頻率等于特定的ITU頻率。在下一步中，使用上面產(chǎn)生的有效厚度計(jì)算其他激光發(fā)射線的所有鎖定頻率。這些頻率通常偏離ITU頻率。此時(shí)對(duì)于整數(shù)干涉級(jí)m的所述特定估計(jì)值，所述的偏差將具有線性分量，必須通過改變m使其最小化(注意，m僅能以步伐1改變，因?yàn)槠涫钦麛?shù))。在現(xiàn)有技術(shù)中，為自由光譜范圍內(nèi)必須被校正的誤差。
一旦找出對(duì)于該特定線的最佳m值，則通過將上述機(jī)制相繼應(yīng)用于設(shè)計(jì)頻率范圍內(nèi)的其他激光鎖定線，可進(jìn)行整體優(yōu)化?？捎审室徊街羞x擇的數(shù)值增大m的起始值，因?yàn)槲覀冎老噜従€的m值必然相差1。注意，對(duì)于該優(yōu)化機(jī)制而言，在針對(duì)每條線進(jìn)行計(jì)算時(shí)必須依然改變m的值。不過，僅需要幾組計(jì)算，得出由優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)確定的整體最佳值。
注意，理論上，不必通過將任何特定發(fā)射線的頻率誤差設(shè)定為0來實(shí)現(xiàn)這種最優(yōu)化，實(shí)際上，通過這種方法實(shí)現(xiàn)的改進(jìn)是微不足道的。例如，對(duì)于C-波段熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，在使用ε的預(yù)定數(shù)值-0.25使所有發(fā)射線的頻率誤差最大絕對(duì)值最小化時(shí)，發(fā)現(xiàn)通過使用上述過程可使所有頻率誤差小于190MHz。當(dāng)通過允許最佳頻率處為某一非零頻率誤差來嘗試著對(duì)其進(jìn)行改善時(shí)，在最大誤差中改善小于0.5MHz。
理論上，通過改變標(biāo)準(zhǔn)具的溫度可實(shí)現(xiàn)更好的優(yōu)化(更低總誤差)。不過，所得到的改善也相當(dāng)小對(duì)于C-波段熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，發(fā)現(xiàn)將標(biāo)準(zhǔn)具加熱到比方說80℃的溫度時(shí)，僅將最大誤差從小于190MHz改善為小于180MHz。對(duì)于處于80℃的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具而言，對(duì)最大誤差的改善僅為1MHz的量級(jí)。
除上述方法以外，可使用ε的進(jìn)一步最優(yōu)化，不過完整的解決方案需要考慮標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰與周期性頻率組的最優(yōu)化配對(duì)也可能隨ε的改變而改變，并用于根據(jù)某一預(yù)定優(yōu)化機(jī)制優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰與周期性頻率組之間的匹配。
從而，最終優(yōu)化解決方案的途徑可以是迭代1，不過使用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)這種數(shù)學(xué)迭代相當(dāng)簡單，并且可相對(duì)簡單地提供上述迭代算法的編碼形式，以便在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。
圖1到4中表示出，在標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰與周期性頻率組之間一旦實(shí)現(xiàn)基本匹配時(shí)，改變?chǔ)诺淖饔?。圖1中的數(shù)據(jù)還表示成附錄A表1中的表列形式。
圖1表示以小數(shù)干涉級(jí)ε為函數(shù)，在金剛石標(biāo)準(zhǔn)具傳輸曲線的峰值與具有50GHz間隔的ITU頻率格柵之間，在C波段頻率范圍上實(shí)現(xiàn)頻率匹配時(shí)，對(duì)最大偏移誤差(用空三角形表示的最大正誤差)和最小偏移誤差(用空?qǐng)A形表示的最大負(fù)誤差)的影響。對(duì)其他參數(shù)的優(yōu)化使得對(duì)于ε的每個(gè)數(shù)值，最大與最小頻率偏移誤差值近似是對(duì)稱的。在ε＝0.1時(shí)，獲得總范圍為183MHz的頻率偏移誤差最小范圍和最大絕對(duì)誤差93MHz。
用空三角形和空?qǐng)A形標(biāo)示出的數(shù)據(jù)點(diǎn)分別代表對(duì)于每個(gè)點(diǎn)，頻率的特定匹配對(duì)構(gòu)成moffset值處于-25至-40范圍內(nèi)的緊密間隔的組時(shí)的最大和最小偏移誤差(參見附錄A表1)。此處，moffset表示ITU格柵中匹配峰距離C波段頻率范圍的中心頻率的位移量，負(fù)號(hào)表示移動(dòng)到更低頻率。短曲線上用+和x符號(hào)標(biāo)記的數(shù)據(jù)點(diǎn)表示，通過將匹配對(duì)移動(dòng)到C波段的另一區(qū)域中實(shí)現(xiàn)的頻率偏移，moffset值處于29-32范圍內(nèi)。注意，兩個(gè)頻率格柵之間的嚙合移動(dòng)實(shí)質(zhì)上小于一個(gè)頻率間隔，以便實(shí)際移動(dòng)精密匹配頻率對(duì)的位置。注意，由于其他實(shí)際性能的原因，ε的范圍局限為+/-0.25，不過絕對(duì)值可以更大。
圖2表示以小數(shù)偏移ε為函數(shù)，在金剛石標(biāo)準(zhǔn)具傳輸曲線的峰值與具有50GHz間隔的ITU頻率格柵之間，在L波段頻率范圍上實(shí)現(xiàn)頻率匹配時(shí)，對(duì)最大偏移誤差和最小偏移誤差的影響。對(duì)其他參數(shù)的優(yōu)化使得對(duì)于ε的每個(gè)數(shù)值，最大與最小頻率偏移誤差值近似是對(duì)稱的。在ε＝0.25時(shí)，獲得總范圍為297MHz的頻率偏移誤差最小范圍和最大絕對(duì)誤差152MHz。
圖3表示以小數(shù)偏移ε為函數(shù)，在熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具傳輸曲線的峰值與具有50GHz間隔的ITU頻率格柵之間，在C波段頻率范圍上實(shí)現(xiàn)頻率匹配時(shí)，對(duì)最大和最小偏移誤差的影響。對(duì)其他參數(shù)的優(yōu)化使得對(duì)于ε的每個(gè)數(shù)值，最大與最小頻率偏移誤差值近似是對(duì)稱的。在ε＝-0.05時(shí)，獲得總范圍為100MHz的頻率偏移誤差最小范圍和最大絕對(duì)誤差52MHz。為了獲得足夠大的誤差響應(yīng)，使用更大值的ε是有利的，不過即使在ε＝-0.1時(shí)，頻率偏移誤差的范圍也僅為120MHz，最大絕對(duì)誤差為62MHz。
圖4表示以小數(shù)偏移ε為函數(shù)，在熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具傳輸曲線的峰值與具有50GHz間隔的ITU頻率格柵之間，在L波段頻率范圍上實(shí)現(xiàn)頻率匹配時(shí)，對(duì)最大和最小偏移誤差的影響。對(duì)其他參數(shù)的優(yōu)化使得對(duì)于ε的每個(gè)數(shù)值，最大與最小頻率偏移誤差值近似是對(duì)稱的。在ε＝+0.25時(shí)，獲得總范圍為158MHz的頻率偏移誤差最小范圍和最大絕對(duì)誤差79MHz。
然后在附錄A表2中歸納出，當(dāng)使用本發(fā)明的方法時(shí)，在C，L以及組合的C+L波段，熔融石英和金剛石標(biāo)準(zhǔn)具可實(shí)現(xiàn)的性能。為了得到該數(shù)據(jù)，計(jì)算每個(gè)ε數(shù)值處的最大和最小偏移誤差值，確定具有更大絕對(duì)值的一個(gè)，并將該絕對(duì)值記錄為對(duì)于該ε值的最大失諧值。從而該表格表示出對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)具材料和頻帶的不同配置，可得到的最大失諧值的最小值，以及相應(yīng)的ε值。
通過使用例如適當(dāng)?shù)耐繉?，可調(diào)節(jié)裝置中的反射率，不過并非總要求工作在最佳反射率下，取而代之的是使用無涂層標(biāo)準(zhǔn)具或者介于兩者中間的某一反射率。在熔融石英C波段的情況下，在ε＝-0.05處得到最大失諧的最小值，不過在ε＝-0.1處得到的數(shù)值并沒有大很多(61與51相比)，從而給出針對(duì)ε＝-0.1的反射率，因?yàn)橥ǔＴ趯?shí)際中可以更好地組合，允許最佳反射率較低。
總之，通過采用本發(fā)明的方法，最終得出使特定標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰(具有給定數(shù)值m)與頻率格柵(例如ITU格柵)中的特定鎖定頻率匹配的有效標(biāo)準(zhǔn)具厚度的設(shè)計(jì)值。對(duì)于特定材料以及激光器的調(diào)諧范圍而言，頻率的這種特定匹配將會(huì)在感興趣的頻率范圍上、在標(biāo)準(zhǔn)具傳輸頻率與鎖頻格柵之間產(chǎn)生頻率誤差，根據(jù)按需要選擇的優(yōu)化機(jī)制也可以將其優(yōu)化。
制造和調(diào)整過程一旦知道了有效標(biāo)準(zhǔn)具厚度(dcos(θ))的所需數(shù)值，就必須將標(biāo)準(zhǔn)具拋光成所需厚度。由對(duì)于入射到標(biāo)準(zhǔn)具上的光的入射角的要求(即標(biāo)稱入射角及其公差)決定該物理厚度。顯然，這取決于激光器系統(tǒng)制造商的設(shè)計(jì)。從而，標(biāo)準(zhǔn)具制造商必須根據(jù)下式制造標(biāo)準(zhǔn)具d=deffcos(θ)---(6)]]>注意，角度θ是標(biāo)準(zhǔn)具內(nèi)部光的傳播方向相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)具表面法線的內(nèi)角。該設(shè)計(jì)通常指定光外部入射角的公差。由此，通過對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)具處的折射應(yīng)用Snell定律，可確定標(biāo)準(zhǔn)具厚度的制造公差。
如上所述，對(duì)于熔融石英而言比值φ/θ為大約1.4，而對(duì)于金剛石來說為大約2.4，使金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的有效厚度d.cos(θ)隨φ更緩慢地改變，從而使金剛石更易于調(diào)節(jié)，對(duì)于小光束角度改變更加穩(wěn)定。φ的初始設(shè)計(jì)值不是0，通過使標(biāo)準(zhǔn)具稍稍更厚，然后根據(jù)d.cos(θ)減小有效厚度，可調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)具厚度制造時(shí)的誤差。
此時(shí)必須針對(duì)優(yōu)化線，即在優(yōu)化過程中頻率誤差被設(shè)定為等于0的特定ITU格柵線，在激光器組件中進(jìn)行調(diào)整。通過旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)具，使特定激光器鎖定頻率等于ITU格柵頻率來實(shí)現(xiàn)調(diào)整?；蛘撸墒褂脕碜运杞Y(jié)構(gòu)的任何其他頻率配對(duì)，并旋轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)具使得激光器的所選擇鎖定頻率，在幅值和符號(hào)方面都偏離相匹配ITU格柵頻率計(jì)算量。
根據(jù)本發(fā)明的方法，用于波長鎖定器的標(biāo)準(zhǔn)具的設(shè)計(jì)、制造和調(diào)整，導(dǎo)致取決于波長鎖定器預(yù)期用途的全面優(yōu)化的頻率誤差。在DWDM應(yīng)用中，必須通過向用于調(diào)節(jié)DWDM激光器頻率的反饋信號(hào)中加入取決于實(shí)際ITU頻率的表列誤差信號(hào)來補(bǔ)償這些誤差。由于反饋電子裝置的電壓擺動(dòng)有限，顯然限制了反饋電子裝置的有效范圍，還限制了反饋環(huán)的穩(wěn)定性?，F(xiàn)在在兩個(gè)方面都需要適當(dāng)優(yōu)化的表列誤差信號(hào)數(shù)值。
例1制造用于將DWDM波長鎖定到50GHz ITU格柵上的無涂層金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，其中根據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)計(jì)該標(biāo)準(zhǔn)具，在C波段頻率范圍(191.6THz-196.2THz)上使標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰的選定ε值處由肩部限定的頻率格柵與具有50GHz頻率間隔的均勻分布ITU頻率格柵之間偏差的最大值最小化。
為此，第一步是選擇ε為0.2作為嘗試值，并選擇C-波段的中間193.9THz頻率處的m的嘗試值。選擇有效厚度d.cos(θ)的嘗試值，從而根據(jù)公式1使標(biāo)準(zhǔn)具的自由光譜范圍等于50GHz。根據(jù)有效厚度d.cos(θ)的該數(shù)值，得出m的嘗試值為3878。下一步中，對(duì)于干涉級(jí)的非整數(shù)部分ε等于0.2的標(biāo)準(zhǔn)具，計(jì)算修正有效厚度deff和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率，并將標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率設(shè)定為與ITU頻率一致的C波段的中間193.9THz處。
從而發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)具的實(shí)際自由光譜范圍存在誤差，并且對(duì)于根據(jù)本說明制造的標(biāo)準(zhǔn)具，在C波段的高頻端，鎖定頻率與ITU確定頻率的偏移超過10.3GHz。在下一步中，調(diào)節(jié)m的值，以便給出deff的修正值，在C波段上產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率與ITU格柵確定頻率之間的最大偏差的最小數(shù)值。這就使最大偏差小于244MHz。在最后一步中，針對(duì)除C波段中間頻率之外的ITU格柵頻率重復(fù)這一過程，從而對(duì)這些頻率也優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)具的優(yōu)化厚度。導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)具頻率與ITU確定頻率格柵的最大偏差的最小值為125MHz。
所研究的標(biāo)準(zhǔn)具具有1.25124mm的設(shè)計(jì)有效厚度。使用其作為波長鎖定器，其中入射激光束將以2±1.5度的入射角射到標(biāo)準(zhǔn)具上。從而，必須制造物理厚度處于1.25125至1.25165mm范圍內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)具。
根據(jù)上述指導(dǎo)方針，使用根據(jù)共同未決專利申請(qǐng)PCT/IB03/05281中披露的方法，使用單晶CVD金剛石材料制造標(biāo)準(zhǔn)具。
在合成后，從基板上去除單晶CVD金剛石塊，并鋸成若干金剛石板。隨后將每個(gè)金剛石板拋光到剛好處于所需的接近1.25mm的厚度之上。然后，在仔細(xì)制備的注入有精細(xì)金剛石研磨拋光輪的鑄鐵上，單獨(dú)拋光板的一側(cè)。所使用的柄腳(tang)非常堅(jiān)硬，并使金剛石緊貼平行于scaife表面的參考表面。
在翻轉(zhuǎn)每個(gè)金剛石板之后，在同一scaife上將另一側(cè)拋光到所需的光滑度和平行性，注意在這一階段使厚度為最終標(biāo)準(zhǔn)具所需的厚度。使用基于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的Fizeau原理的商用Zygo GPI干涉測(cè)量儀測(cè)量厚度。最初，由Heidenhain制造的數(shù)字厚度儀測(cè)量厚度。使用自由光譜范圍(FSR)的測(cè)量作為最后階段檢查。通過測(cè)量線性移動(dòng)速度得到最終厚度，這是因?yàn)椴牧系男再|(zhì)非常恒定，從而拋光需要預(yù)計(jì)時(shí)間。在相同試驗(yàn)中也可以使用其他蝕刻或材料去除方法，包括離子束蝕刻、等離子體蝕刻或活性離子蝕刻。
使用來源于上述合成過程的金剛石板，進(jìn)一步表示獲得表面Ra的特征。使用上述技術(shù)在兩側(cè)將該表面進(jìn)行仔細(xì)地拋光，然后使用Zygo New View 5000掃描白光干涉儀測(cè)量表面Ra。從樣品每一側(cè)的9個(gè)位置進(jìn)行測(cè)量，在1mm×1mm區(qū)域上進(jìn)行每次測(cè)量，9個(gè)區(qū)域在每一側(cè)的中心處形成3mm×3mm格柵，然后計(jì)算9次測(cè)量的統(tǒng)計(jì)平均。A側(cè)上測(cè)得的Ra為0.57nm±0.04nm，B側(cè)為0.51nm±0.05nm。
隨后，用激光器將每決板切割成分離單元。然后將一個(gè)或多個(gè)側(cè)面拋光，使側(cè)面垂直于前和后表面，不過本申請(qǐng)并非必須要求這樣。
所產(chǎn)生的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具為1.5mm見方、1.25145mm厚，使公差為厚度±0.2μm平行性±5arcsec表面Ra＜1nm通過在標(biāo)準(zhǔn)具的前和后表面這兩者上部分地沉積反射涂層，制造具有除金剛石的折射率和空氣的折射率決定的固有反射性之外的反射性。由預(yù)計(jì)的傳輸值T和小數(shù)干涉級(jí)ε的值計(jì)算涂層的所需反射率，決定鎖定點(diǎn)在傳輸曲線上的位置。
對(duì)于50％傳輸率和ε＝0.2而言，計(jì)算出所需的反射率值為32.7％。測(cè)量使用金剛石標(biāo)準(zhǔn)具上的部分反射涂層得到的反射率，表明在整個(gè)C-波段反射率等于該數(shù)值，精度優(yōu)于±1％。
隨后將兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具(標(biāo)準(zhǔn)具#1和標(biāo)準(zhǔn)具#2)安裝到具有角度調(diào)節(jié)能力的溫度受控的機(jī)械平臺(tái)上，并設(shè)置在與Ando制造的可調(diào)諧激光器(AQ4321D型)連接的單模光纖發(fā)出的準(zhǔn)直輸出激光束中，可將可調(diào)諧激光器的頻率調(diào)節(jié)為C波段和L波段內(nèi)的任意數(shù)值。用BurleighWaveMeter(WA-1650型)測(cè)量激光器輸出頻率。絕對(duì)讀數(shù)精度在30MHz以內(nèi)。將機(jī)械平臺(tái)溫度調(diào)節(jié)成25℃+/-0.05℃。溫度讀數(shù)精確到0.01℃。盡管絕對(duì)精度僅為0.1℃，不過務(wù)必總在相同溫度讀數(shù)值時(shí)進(jìn)行測(cè)量。
為了調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)具，將輸出激光器頻率設(shè)定為191600.00GHz(在WA-1650 WaveMeter上測(cè)量)。然后將機(jī)械平臺(tái)調(diào)節(jié)到使標(biāo)準(zhǔn)具的傳輸率為50％的角度(用安裝在標(biāo)準(zhǔn)具后面的光電二極管測(cè)量)。從而得出標(biāo)準(zhǔn)具表面法線與入射準(zhǔn)直激光束的夾角，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)具#1和標(biāo)準(zhǔn)具#2來說分別為0.8度和2.7度。隨后，將C-波段內(nèi)ITU信道的頻率與激光輸出頻率(用WA-1650 WaveMeter測(cè)量)比較，此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)具傳輸率為50％。
發(fā)現(xiàn)，對(duì)于兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具而言，頻率的最大誤差總小于137MHz。最大偏差分別出現(xiàn)在193200GHz+/-200MHz和193350GHz+/-250MHz處。精度受測(cè)量激光器輸出頻率與ITU頻率格柵偏差的BurleighWA1650 WaveMeter的精度限制。從而發(fā)現(xiàn)在C-波段上，對(duì)于ε＝0.2的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，鎖定頻率的最大頻率偏差將不超過137MHz。
附錄A表1

表2

權(quán)利要求
1.一種在特定頻率范圍上標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中的峰值與周期性鎖頻格柵之間的優(yōu)化調(diào)整方法，包括確定和實(shí)現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中產(chǎn)生適當(dāng)周期性的有效標(biāo)準(zhǔn)具厚度(d.cosθ)的數(shù)值，同時(shí)用預(yù)定的小數(shù)干涉級(jí)ε對(duì)于由標(biāo)準(zhǔn)具相位差δ＝2π(m+ε)的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分定義的適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到周期性鎖頻格柵中的預(yù)定頻率。
2.一種在特定頻率范圍上標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中的峰值與周期性鎖頻格柵之間的優(yōu)化調(diào)整方法，包括確定和實(shí)現(xiàn)有效標(biāo)準(zhǔn)具厚度(d.cosθ)以及小數(shù)干涉級(jí)ε的數(shù)值，其中有效標(biāo)準(zhǔn)具厚度和小數(shù)干涉級(jí)ε一起在標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹芷谛?，并用精?xì)的小數(shù)干涉級(jí)ε來調(diào)整由標(biāo)準(zhǔn)具相位差δ＝2π(m+ε)的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分定義的適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰值，調(diào)整到周期性鎖定頻率中的預(yù)定頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中根據(jù)所選擇的優(yōu)化機(jī)制，使特定頻率范圍上偏離周期性鎖頻格柵與標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰值之間的預(yù)計(jì)小數(shù)干涉級(jí)ε的誤差最小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述優(yōu)化機(jī)制是以下中的一種a.使特定頻率范圍內(nèi)任意頻率處觀察到的偏離預(yù)計(jì)小數(shù)干涉級(jí)ε的最大誤差最小；b.使特定頻率范圍內(nèi)偏離預(yù)計(jì)小數(shù)干涉級(jí)ε的絕對(duì)誤差的和最?。灰约癱.獲得特定頻率范圍內(nèi)偏離預(yù)計(jì)小數(shù)干涉級(jí)ε的誤差的最小平方值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4其中任何一個(gè)所述的方法，其中所述周期性鎖頻格柵為ITU格柵。
6.一種適用于頻率鎖定裝置的標(biāo)準(zhǔn)具的制造和調(diào)整方法，該方法包括a.確定一組空間分離的預(yù)定鎖定頻率；b.在所述的預(yù)定鎖定頻率組中選擇所需的鎖定頻率；c.使用預(yù)定數(shù)值作為小數(shù)干涉級(jí)ε，計(jì)算所選擇的鎖定頻率處標(biāo)準(zhǔn)具相位差的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分的優(yōu)化數(shù)值；d.使用m的優(yōu)化數(shù)值計(jì)算與所選擇的鎖定頻率相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具的厚度值；以及e.將標(biāo)準(zhǔn)具主體拋光，使有效厚度d.cos(θ)等于所計(jì)算出的厚度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括f.選擇所選定的鎖定頻率處標(biāo)準(zhǔn)具相位差的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分的初始、估計(jì)值，并使用所選擇的m值計(jì)算與所選擇的鎖定頻率相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具的厚度值；g.使用標(biāo)準(zhǔn)具有效厚度的計(jì)算值計(jì)算一組標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率；h.確定所計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率與該組預(yù)定鎖定頻率的各頻率之間的偏差；i.調(diào)節(jié)m的選擇值；j.重復(fù)步驟(f)到(i)0或者多次，將計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率與預(yù)定鎖定頻率組之間的相關(guān)性優(yōu)化，從而得出標(biāo)準(zhǔn)具的最佳厚度值；以及k.將標(biāo)準(zhǔn)具主體拋光，使有效厚度d.cos(θ)等于計(jì)算出的最佳厚度。
8.一種適用于頻率鎖定裝置的標(biāo)準(zhǔn)具的制造和調(diào)整方法，該方法包括a.確定一組空間分離的預(yù)定鎖定頻率；b.在所述的預(yù)定鎖定頻率組中選擇所需的鎖定頻率；c.使用小數(shù)干涉級(jí)ε的估計(jì)值，計(jì)算所選擇的鎖定頻率處標(biāo)準(zhǔn)具相位差的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分的優(yōu)化數(shù)值；d.計(jì)算ε的優(yōu)化值；e.使用m和ε的優(yōu)化數(shù)值計(jì)算與所選擇的鎖定頻率相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具的厚度值；以及f.將標(biāo)準(zhǔn)具主體拋光，使有效厚度d.cos(θ)等于所計(jì)算出的厚度值。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括g.選擇所選定的鎖定頻率處標(biāo)準(zhǔn)具相位差的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分的初始、估計(jì)值，并使用所選擇的m值計(jì)算與所選擇的鎖定頻率相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)具的厚度值；h.使用標(biāo)準(zhǔn)具有效厚度的計(jì)算值計(jì)算一組標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率；i.確定所計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率與該組預(yù)定鎖定頻率的各頻率之間的偏差；j.通過調(diào)節(jié)ε的數(shù)值減小所述的偏差；k.調(diào)節(jié)m的選擇值；l.復(fù)步驟(g)到(k)0或者多次，將計(jì)算出的標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率與預(yù)定鎖定頻率組之間的相關(guān)性優(yōu)化，從而得出標(biāo)準(zhǔn)具的最佳厚度值；以及m.將標(biāo)準(zhǔn)具主體拋光，使有效厚度d.cos(θ)等于計(jì)算出的最佳厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求6到9其中任何一個(gè)所述的方法，其中ε為-0.5到+0.5之間的實(shí)數(shù)，表示標(biāo)準(zhǔn)具干涉級(jí)的相位偏移，從而確定在傳輸峰上(ε＝0)或者在傳輸峰的任一肩部(ε＜＞0)處是否發(fā)生頻率鎖定。
11.根據(jù)權(quán)利要求6到10其中任何一個(gè)所述的方法，其中空間間隔的預(yù)定鎖定頻率組包括ITU格柵。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，包括將所需鎖定頻率調(diào)節(jié)到預(yù)定鎖定頻率組中的另一個(gè)，并重復(fù)步驟(f)到(i)0或多次，從而使預(yù)定鎖定頻率組與標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率之間的總頻率誤差最小。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括將所需鎖定頻率調(diào)節(jié)到預(yù)定鎖定頻率組中的另一個(gè)，并重復(fù)步驟(g)到(k)0或多次，從而使預(yù)定鎖定頻率組與標(biāo)準(zhǔn)具鎖定頻率之間的總頻率誤差最小。
14.根據(jù)權(quán)利要求6到13其中任何一個(gè)所述的方法，其中在0°至20°范圍內(nèi)選擇θ，從而提供一種對(duì)標(biāo)準(zhǔn)具主體拋光后厚度中的小誤差進(jìn)行校正的裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求6到14其中任何一個(gè)所述的方法，其中所述標(biāo)準(zhǔn)具包括實(shí)心金剛石主體。
16.一種波長鎖定器，包括根據(jù)權(quán)利要求1到15其中任何一個(gè)中定義的方法制造出且安裝到光電組件或裝置中的標(biāo)準(zhǔn)具。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的波長鎖定器，其中標(biāo)準(zhǔn)具與反饋電子裝置相結(jié)合，工作在固定的溫度下，并且向可調(diào)諧激光器提供反饋信號(hào)，在特定頻率范圍內(nèi)進(jìn)行反饋校正，調(diào)節(jié)激光發(fā)射頻率并補(bǔ)償m和ε的值定義的標(biāo)準(zhǔn)具傳輸曲線上的特定頻率鎖定點(diǎn)與ITU頻率格柵的匹配頻率或者其他組周期性頻率之間的偏差，其中反饋校正不超出由標(biāo)準(zhǔn)具制造材料決定的最大值，從而適用下列各項(xiàng)其中之一a.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-400MHz；b.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-400MHz；c.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-700MHz；d.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-800MHz；e.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-800MHz；或f.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-800MHz。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的波長鎖定器，其中適用下列各項(xiàng)其中之一a.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-250MHz；b.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-200MHz；c.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-600MHz；d.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-600MHz；e.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-600MHz；或f.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-600MHz。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的波長鎖定器，其中適用下列各項(xiàng)其中之一a.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-220MHz；b.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-150MHz；c.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-550MHz；d.對(duì)于利用工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-500MHz；e.對(duì)于利用工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-540MHz；或f.對(duì)于利用工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，最大誤差不超過+/-540MHz。
20.一種具有主體、該主體包括金剛石或熔融石英的的標(biāo)準(zhǔn)具，配置且具有設(shè)計(jì)誤差表格，從而當(dāng)該標(biāo)準(zhǔn)具用在波長鎖定器中時(shí)適用下列各項(xiàng)其中之一a.對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-160MHz；b.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-100MHz；c.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-450MHz；d.對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-350MHz；e.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-350MHz；或f.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-480MHz。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的標(biāo)準(zhǔn)具，其中適用下列各項(xiàng)其中之a(chǎn).對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-120MHz；b.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-90MHz；c.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-410MHz；d.對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-250MHz；e.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-250MHz；或f.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-450MHz。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的標(biāo)準(zhǔn)具，其中適用下列各項(xiàng)其中之一a.對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-80MHz；b.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-80MHz；c.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的熔融石英標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-390MHz；d.對(duì)于工作在C-波段(191.6THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-150MHz；e.對(duì)于工作在L-波段(186.4THz-191.6THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-200MHz；或f.對(duì)于工作在組合的C-波段和L-波段(186.4THz-196.2THz)的金剛石標(biāo)準(zhǔn)具，最大誤差不超過+/-430MHz。
23.一種包括標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器，該標(biāo)準(zhǔn)具具有在將其組裝到波長鎖定器中之前預(yù)先確定的相關(guān)頻率誤差表格。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的波長鎖定器，其中根據(jù)預(yù)定頻率誤差表格的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過使由標(biāo)準(zhǔn)具相位差δ＝2π(m+ε)的第m干涉級(jí)的整數(shù)部分與小數(shù)干涉級(jí)ε定義的標(biāo)準(zhǔn)具傳輸曲線上的峰值與ITU頻率格柵的頻率或其他組周期性頻率精確地一致，可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)具預(yù)定頻率誤差表格的優(yōu)點(diǎn)。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的波長鎖定器，其中所述標(biāo)準(zhǔn)具具有實(shí)心主體。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的波長鎖定器，其中所述主體包括金剛石。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中的峰值與諸如ITU格柵的周期性鎖頻格柵之間的調(diào)整進(jìn)行優(yōu)化的方法。該方法包括確定和實(shí)現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)具傳輸光譜中產(chǎn)生適當(dāng)周期性的有效標(biāo)準(zhǔn)具厚度(d.cosθ)的數(shù)值，同時(shí)用預(yù)定的小數(shù)干涉級(jí)ε對(duì)于適當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)具傳輸峰進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整到周期性鎖頻格柵中的預(yù)定頻率。該方法可有選擇地包括通過迭代過程調(diào)節(jié)小數(shù)干涉級(jí)ε的數(shù)值。本發(fā)明提供一種包括根據(jù)本發(fā)明制造的標(biāo)準(zhǔn)具的波長鎖定器的制造方法。
文檔編號(hào)H04B10/152GK1781224SQ200480011267
公開日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2004年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月12日
發(fā)明者赫爾曼·P.·高夫瑞德 申請(qǐng)人:六號(hào)元素有限公司