一种宽带可调谐激光器波长测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种宽带可调谐激光器波长测量装置及方法，属于波长测量技术领域。本发明专利技术包括飞秒光学频率梳系统、宽带可调谐激光器、反射镜、四分之一波片、偏振分光棱镜、二分之一波片、偏振分光棱镜、反射镜、平衡探测器、二分之一波片、偏振分光棱镜、平衡探测器、反射镜和信号处理与控制装置。利用飞秒光学频率梳宽光谱、高稳定性可溯源，将可调谐激光器的输出光与单台飞秒光学频率梳进行拍频，通过先验信息、可调谐激光器在连续调谐输出过程中与单台飞秒光学频率梳的拍频结果及光学系统硬件和软件解调算法实现可调谐激光器在连续调谐输出过程中波长重构，实现宽带可调谐激光光源在调谐输出过程中波长瞬时值的精确测量，且测量结果可溯源。

【技术实现步骤摘要】
一种宽带可调谐激光器波长测量装置及方法
本专利技术涉及一种宽带可调谐激光器波长测量装置及方法，尤其涉及一种利用单台飞秒光学频率梳完成宽带可调谐激光器在调谐输出过程中进行波长测量的装置及方法，属于波长测量

技术介绍
我国的碘稳频633nm波长基准建立于1986年，已经在光源的波长校准中得到了广泛的应用，而以其他波长作为测量光源的测量系统则需要建立单独的波长基准来进行校准，这些都属于单一波长测量范畴。对于宽谱连续波长可调谐光源的校准目前还没有法定的参考基准。但是在宽带激光雷达精密探测，大气污染物成份及浓度监测，风场测量等应用领域均需要对其宽带可调谐激光光源输出的连续波长进行测量以提高相应设备测量性能。目前市场上的高精度激光波长计虽然可以实现较高精度的波长测量，但是由于测量速度较低(一般在10Hz左右)，无法满足实际工程的应用需求。在实际应用中，大多利用HCN气室来对可调谐激光器输出过程中变化的波长进行细分以快速实现波长测量的功能，但是此类方法精度较低，无法满足较高测量精度需求的场合。飞秒光学频率梳技术出现以后，由于飞秒光学频率梳其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽带可调谐激光器波长测量装置，其特征在于：包括飞秒光学频率梳系统(1)、宽带可调谐激光器(2)、反射镜(3)、四分之一波片(4)、偏振分光棱镜(5)、二分之一波片(6)、偏振分光棱镜(7)、反射镜(8)、平衡探测器(9)、二分之一波片(10)、偏振分光棱镜(11)、平衡探测器(12)、反射镜(13)和信号处理与控制装置(14)；/n飞秒光学频率梳(1)的主要作用是：提供重复频率和载波包络偏移频率可溯源至原子钟的高稳定光学频率梳作为与宽带可调谐激光器(2)进行拍频的参考；/n宽带可调谐激光器(2)的主要作用是：宽带可调谐激光器(2)作为被测对象，主要提供用于波长在调谐范围内可连续变化的被...

【技术特征摘要】
1.一种宽带可调谐激光器波长测量装置，其特征在于：包括飞秒光学频率梳系统(1)、宽带可调谐激光器(2)、反射镜(3)、四分之一波片(4)、偏振分光棱镜(5)、二分之一波片(6)、偏振分光棱镜(7)、反射镜(8)、平衡探测器(9)、二分之一波片(10)、偏振分光棱镜(11)、平衡探测器(12)、反射镜(13)和信号处理与控制装置(14)；
飞秒光学频率梳(1)的主要作用是：提供重复频率和载波包络偏移频率可溯源至原子钟的高稳定光学频率梳作为与宽带可调谐激光器(2)进行拍频的参考；
宽带可调谐激光器(2)的主要作用是：宽带可调谐激光器(2)作为被测对象，主要提供用于波长在调谐范围内可连续变化的被测量光；
反射镜(3)的主要作用是：改变来自宽带可调谐激光器(2)的出射光路出射方向；
四分之一波片(4)的主要作用是：通过调节四分之一波片(4)的角度使来自宽带可调谐激光器(2)的线偏振光变为圆偏振光；
偏振分光棱镜(5)的主要作用是：偏振分光棱镜(5)将来自四分之一波片(4)的光与来自飞秒光学频率梳(1)的光合束后经检偏后分束；
二分之一波片(6)的主要作用是：与偏振分光棱镜(7)组合使用，通过改变二分之一波片(6)的角度，可最终改变两路拍频信号的相位差；
偏振分光棱镜(7)的主要作用是：将入射光束分为偏振状态相互垂直的两束光；
反射镜(8)的主要作用是：改变入射光的路径，将其射入平衡探测器(9)中；
平衡探测器(9)的主要作用是：将光信号转化电信号，获取飞秒光学频率梳(1)与宽带可调谐激光器(2)的一路拍频信号；
二分之一波片(10)的主要作用是：与偏振分光棱镜(11)组合使用，通过改变二分之一波片(10)的角度，可最终改变两路拍频信号的相位差；
偏振分光棱镜(11)的主要作用是：将入射光束检偏分为偏振状态相互垂直的两束光；
平衡探测器(12)的主要作用是：将光信号转化电信号，获取飞秒光学频率梳(1)与宽带可调谐激光器(2)的一路拍频信号；
反射镜(13)的主要作用是：改变偏振分光棱镜(11)的一路出射光的路径，将其射入平衡探测器(12)中；
信号处理与控制装置(14)：读取飞秒光学频率梳的重复频率值，获取先验信息，此后同时读取某一时刻相位不同频率相同的两路拍频信号的值，结合先验信息重构可调谐激光器调谐输出时的瞬时波长；
反射镜(3)、四分之一波片(4)、偏振分光棱镜(5)、二分之一波片(6)、偏振分光棱镜(7)、反射镜(8)、平衡探测器(9)、二分之一波片(10)、偏振分光棱镜(11)、平衡探测器(12)、反射镜(13)组成拍频信号解调模块(15)，拍频信号解调模块(15)的主要作用是得到飞秒光学频率梳(1)和宽带可调谐激光器(2)的两路拍频信号，且两路拍频信号相位差为90度。


2.一种宽带可调谐激光器波长测量方法，基于如权利要求1所述的一种宽带可调谐激光器波长测量装置实现，其特征在于：包括如下步骤，
步骤1：分别调整被测对象宽带可调谐激光器(2)输出的被测光以及飞秒光学频率梳(1)输出的参考光，使其输入拍频信号解调模块(15)；
步骤2：调整拍频信号解调模块(15)中的各组成部件，其光路传输路径及各部件的相互位置，使拍频信号解调模块(15)输出飞秒光学频率梳(1)与宽带可调谐激光器(2)的两路拍频信号；调整四分之一波片(4)、二分之一波片(6)以及二分之一波片(10)使拍频信号解调模块(15)输出的两路拍频信号相差90度；其中拍频信号模块(15)的输入和输出端口之间的关系如下式所示：
I0-I180＝2k1k3|ESELO|cosφ(t)
I90-I270＝2k2k4|ESELO|cos(φ(t)+π/2)
式中：Es-为可调谐激光器的输出光；
ELO-为飞秒光学频率梳的输出光；
k1-为Es光水平方向的偏振系数；
k2-为Es光垂直方向的偏振系数；
k3-为ELO光水平方向的偏振系数；
k4-为Es光水平方向的偏振系数；
I0/I180-为偏振分光棱镜(7)出射的两路光；
I90/I270-为偏振分光棱镜(11)出射的两路光；
Ф(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春播，武腾飞，李润敏，夏传青，张磊，邢帅，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11