精密激光波长测量系统技术方案

本发明专利技术适用于激光波长精密测量技术领域，涉及一种精密激光波长测量系统，所述系统包括光梳梳齿光处理装置、被测光处理装置、重合转换处理装置以及波长测量装置；通过将一束弱功率的被测激光耦合后进入保偏光纤，通过将所述光梳梳齿光与被测激光合束后，在保偏光纤芯内实现所述光梳梳齿光与被测激光的精密重合，从而产生光学干涉，以实现激光波长测量。即当所述被测激光与光梳梳齿光的频率差小于光电探测器的探测带宽时，所述光电探测器输出激光频差的光拍频信号，通过记录所述光拍频信号的频率实现被测激光波长的精密测量。本发明专利技术实施例可以实现弱激光波长的高灵敏度、高准确度地测量，产生的光拍频信号信噪比高，波长测量数据可靠。

Precise laser wavelength measurement system

【技术实现步骤摘要】
精密激光波长测量系统
本专利技术属于激光波长精密测量
，尤其涉及一种精密激光波长测量系统。
技术介绍
对激光波长进行精密测量在精密几何量测量、光谱探测以及光纤传感等领域都具有重要作用。目前常用激光波长的测量方法主要是基于空间光激光光拍频测量方法，该方法普遍用于单色激光之间的光拍频测量。然而，对于使用光梳梳齿光测量弱功率稳频激光器发射的被测激光波长，由于受到光梳梳齿功率和被测激光弱功率的限制，使用传统空间光光拍频方法难以实现高信噪比的光拍频测量。基于上述问题，本专利技术需提出一种精密激光波长测量系统，以实现高信噪比光拍频测量激光波长，有效地提高了光梳梳齿光测量弱功率激光的信噪比。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了精密激光波长测量系统，以解决现有技术难以满足高信噪比光拍频测量激光波长的需求。本专利技术提供了一种精密激光波长测量系统，所述系统包括光梳梳齿光处理装置、被测光处理装置、重合转换处理装置以及波长测量装置；所述光梳梳齿光处理装置包括依次设置的飞秒激光器、第一二分之一波片、第一耦合透镜、第一光纤准直镜以及第一保偏光纤；其中，所述飞秒激光器用于产生飞秒激光光学频率梳；所述被测光处理装置包括依次设置的稳频激光器、第二二分之一波片、第二耦合透镜、第二光纤准直镜以及第二保偏光纤；其中，所述稳频激光器用于产生弱功率的被测激光；所述重合转换处理装置包括依次设置的光纤偏振合束器、第三保偏光纤、第三光纤准直镜、反射镜、第三二分之一波片、偏振分光棱镜、光栅以及光阑；所述波长测量装置包括光电探测器、窄带频率滤波器、微波放大器以及频率计数器；其中，所述飞秒激光器产生的飞秒激光光学频率梳输出光梳梳齿光，所述光梳梳齿光依次通过所述第一二分之一波片、所述第一耦合透镜、所述第一光纤准直镜以及所述第一保偏光纤，输出第一光纤光；所述稳频激光器产生弱功率的被测激光，所述被测激光通过所述第二二分之一波片、所述第二耦合透镜、所述第二光纤准直镜以及所述第二保偏光纤，输出第二光纤光；所述第一光纤光与所述第二光纤光的偏振方向相互垂直；所述第一光纤光与所述第二光纤光分别同时进入所述光纤偏振合束器进行重合，并将重合后得到的第三光纤光依次通过所述第三保偏光纤、所述第三光纤准直镜、所述反射镜、所述第三二分之一波片、所述偏振分光棱镜、所述光栅以及所述光阑，输出干涉光束；所述光电探测器接收所述干涉光束并将所述干涉光束转换成光拍频信号，将所述光拍频信号输入所述窄带频率滤波器进行滤波处理、并将滤波处理得到的信号输入所述功率放大器进行功率放大处理得到高功率拍频信号，并将所述高功率拍频信号输入所述频率计数器进行频率测量，经频率测量得到的信号频率为所述被测激光的激光波长。可选地，在本专利技术所述精密激光波长测量系统的另一个实施例中，所述第一二分之一波片、所述第二二分之一波片、第三二分之一波片均用于调节光的偏振方向；所述第一二分之一波片与所述第二二分之一波片调节的偏振方向相互垂直；所述第三二分之一波片还用于控制从所述第三光纤准直镜输出的两束空间光激光在所述偏振分光棱镜透射方向的投影比例，以调节所述光拍频信号的信噪比。可选地，在本专利技术所述精密激光波长测量系统的另一个实施例中，所述第一耦合透镜、第二耦合透镜均用于对光进行耦合处理；所述第一光纤准直镜、第二光纤准直镜、第三光纤准直镜均用于对光进行准直处理；所述第三光纤准直镜还用于将所述重合后得到的第三光纤光转换为偏振方向相互垂直的两束空间光激光。可选地，在本专利技术所述精密激光波长测量系统的另一个实施例中，所述第一保偏光纤、第二保偏光纤、第三保偏光纤均用于保证光的偏振方向不变以提高相干信噪比。可选地，在本专利技术所述精密激光波长测量系统的另一个实施例中，所述光纤偏振合束器用于实现将所述第一光纤光与所述第二光纤光进行波前重合；所述反射镜用于对光进行反射处理；所述偏振分光棱镜用于将偏振方向相互垂直的所述两束空间光激光进行分离；所述光栅用于实现将所述光梳梳齿光在空间分离出光谱、以提升所述两束空间光激光的空间投影效率并提高所述光拍频信号的信噪比；所述光阑用于遮挡所述光梳梳齿光分离出的光谱、并允许与所述被测激光重合的部分所述光梳梳齿光通过。可选地，在本专利技术所述精密激光波长测量系统的另一个实施例中，所述窄带频率滤波器具体用于滤除所述飞秒激光光学频率梳的周期性微波信号和杂波信号；所述频率计数器用于对输入的所述高功率拍频信号的频率进行测量。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的精密激光波长测量系统实施例的组成结构图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。目前常用激光波长的测量方法主要是基于空间光激光光拍频测量方法，该方法普遍用于单色激光之间的光拍频测量。然而，对于使用光梳梳齿光测量弱功率稳频激光器发射的被测激光波长，由于受到光梳梳齿功率和被测激光弱功率的限制，使用传统空间光光拍频方法难以实现高信噪比的光拍频测量。本专利技术需提出一种精密激光波长测量系统，以实现高信噪比光拍频测量激光波长，并有效地提高光梳梳齿光测量弱功率激光的信噪比。为了具体说明上述精密激光波长测量系统，下面通过具体实施例来进行说明。如图1所示，图1是本专利技术提供的精密激光波长测量系统实施例的组成结构图。所述系统包括光梳梳齿光处理装置、被测光处理装置、重合转换处理装置以及波长测量装置。所述光梳梳齿光处理装置包括依次设置的飞秒激光器1、第一二分之一波片2、第一耦合透镜3、第一光纤准直镜4以及第一保偏光纤5；其中，所述飞秒激光器1用于产生飞秒激光光学频率梳。所述被测光处理装置包括依次设置的稳频激光器6、第二二分之一波片7、第二耦合透镜8、第二光纤准直镜9以及第二保偏光纤10；其中，所述稳频激光器6用于产生弱功率的被测激光。譬如，被测激光为100μW的弱功率激光。所述重合转换处理装置包括依次设置的光纤偏振合束器11、第三保偏光纤12、第三光纤准直镜13、反射镜14、第三二分之一波片15、偏振分光棱镜16、光栅17以及光阑18。所述波长测量装置包括光电探测器19、窄带频率滤波器20、微波放大器21以及频率计数器22。本专利技术具体实施时，所述飞秒激光器1产生的飞秒激光光学频率梳输出光梳梳齿光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种精密激光波长测量系统，其特征在于，所述系统包括光梳梳齿光处理装置、被测光处理装置、重合转换处理装置以及波长测量装置；/n所述光梳梳齿光处理装置包括依次设置的飞秒激光器、第一二分之一波片、第一耦合透镜、第一光纤准直镜以及第一保偏光纤；其中，所述飞秒激光器用于产生飞秒激光光学频率梳；/n所述被测光处理装置包括依次设置的稳频激光器、第二二分之一波片、第二耦合透镜、第二光纤准直镜以及第二保偏光纤；其中，所述稳频激光器用于产生弱功率的被测激光；/n所述重合转换处理装置包括依次设置的光纤偏振合束器、第三保偏光纤、第三光纤准直镜、反射镜、第三二分之一波片、偏振分光棱镜、光栅以及光阑；/n所述波长测量装置包括光电探测器、窄带频率滤波器、微波放大器以及频率计数器；/n其中，所述飞秒激光器产生的飞秒激光光学频率梳输出光梳梳齿光，所述光梳梳齿光依次通过所述第一二分之一波片、所述第一耦合透镜、所述第一光纤准直镜以及所述第一保偏光纤，输出第一光纤光；/n所述稳频激光器产生弱功率的被测激光，所述被测激光通过所述第二二分之一波片、所述第二耦合透镜、所述第二光纤准直镜以及所述第二保偏光纤，输出第二光纤光；所述第一光纤光与所述第二光纤光的偏振方向相互垂直；/n所述第一光纤光与所述第二光纤光分别同时进入所述光纤偏振合束器进行重合，并将重合后得到的第三光纤光依次通过所述第三保偏光纤、所述第三光纤准直镜、所述反射镜、所述第三二分之一波片、所述偏振分光棱镜、所述光栅以及所述光阑，输出干涉光束；/n所述光电探测器接收所述干涉光束并将所述干涉光束转换成光拍频信号，将所述光拍频信号输入所述窄带频率滤波器进行滤波处理、并将滤波处理得到的信号输入所述功率放大器进行功率放大处理得到高功率拍频信号，并将所述高功率拍频信号输入所述频率计数器进行频率测量，经频率测量得到的信号频率为所述被测激光的激光波长。/n...

【技术特征摘要】
1.一种精密激光波长测量系统，其特征在于，所述系统包括光梳梳齿光处理装置、被测光处理装置、重合转换处理装置以及波长测量装置；
所述光梳梳齿光处理装置包括依次设置的飞秒激光器、第一二分之一波片、第一耦合透镜、第一光纤准直镜以及第一保偏光纤；其中，所述飞秒激光器用于产生飞秒激光光学频率梳；
所述被测光处理装置包括依次设置的稳频激光器、第二二分之一波片、第二耦合透镜、第二光纤准直镜以及第二保偏光纤；其中，所述稳频激光器用于产生弱功率的被测激光；
所述重合转换处理装置包括依次设置的光纤偏振合束器、第三保偏光纤、第三光纤准直镜、反射镜、第三二分之一波片、偏振分光棱镜、光栅以及光阑；
所述波长测量装置包括光电探测器、窄带频率滤波器、微波放大器以及频率计数器；
其中，所述飞秒激光器产生的飞秒激光光学频率梳输出光梳梳齿光，所述光梳梳齿光依次通过所述第一二分之一波片、所述第一耦合透镜、所述第一光纤准直镜以及所述第一保偏光纤，输出第一光纤光；
所述稳频激光器产生弱功率的被测激光，所述被测激光通过所述第二二分之一波片、所述第二耦合透镜、所述第二光纤准直镜以及所述第二保偏光纤，输出第二光纤光；所述第一光纤光与所述第二光纤光的偏振方向相互垂直；
所述第一光纤光与所述第二光纤光分别同时进入所述光纤偏振合束器进行重合，并将重合后得到的第三光纤光依次通过所述第三保偏光纤、所述第三光纤准直镜、所述反射镜、所述第三二分之一波片、所述偏振分光棱镜、所述光栅以及所述光阑，输出干涉光束；
所述光电探测器接收所述干涉光束并将所述干涉光束转换成光拍频信号，将所述光拍频信号输入所述窄带频率滤波器进行滤波处理、并将滤波处理得到的信号输入所述功率放大器进行功率放大处理得到高功率拍频信号，并将所述高功率拍频信号输入所述频率计数器进行频率测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建波，殷聪，石春英，蔡山，王捍平，
申请(专利权)人：中国计量科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11