[发明专利]测量激光频率变化的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光参数测量，特别是一种测量激光频率变化的装置和方法。

背景技术

调谐激光器作为测量光源或标准光源在许多领域得到了广泛的应用，如频率调制光谱仪、移相干涉仪、激光雷达测量等。在许多应用场合中，调谐激光器需要精确测量其输出激光的频率(波长)变化范围及具体变化量。当激光频率变化时，若对应波长的变化幅度在纳米量级以上时可用光谱仪、波长计进行测量，若对应波长的变化幅度小于0.1个纳米或者更小，则需要采用新的频率变化检测方法。

在先技术[1](参见Oleg Kazharsky，Sergei Pakhomov，Alexander Grachev，et al..“Broad continuous frequency tuning of a diode laser with an external cavity”.Optics.Communications，Vol.137，77-82，1997)描述了一种利用已知腔长的法布里-珀罗标准具来测量调谐激光器频率变化率的简单方法。当调谐激光器的频率变化达到法布里-珀罗标准具的谐振频率时，法布里-珀罗标准具输出一个能量最大值，通过计算最大输出信号的数量，即可获得可调谐激光器的调谐频率变化值。该测量方法可通过简单计算获得调谐激光器的频率变化量，但它要求调谐激光器的频率变化幅度大于法布里-珀罗标准具的自由光谱范围。同时该测量方法只能给出一个频率非连续变化的间隔值，不能用于激光频率连续变化条件下的频率变化量测量。

在先技术[2](参见Fang Wu，Hong Zhang，Michael J Lalor and David R Burton.“Anovel calibration method for current-induced wavelength shift of a laser diode”.Measurement Science and Technology，Vol.11，N100-N103，2000)描述了一种基于偏振迈克尔逊干涉仪的激光波长(频率)测量方法。在该方法中，准直激光束的波长(频率)变化将引起载波干涉条纹的变化，测量出载波干涉条纹变化前后的相位即可计算出激光波长(频率)变化量。由于需要探测、处理激光波长(频率)变化前后的载波干涉条纹图像，该方法也不能实现激光频率变化的实时测量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述在先技术的不足，提供一种测量激光频率变化的装置与方法，该装置可实时测量激光频率变化。

本发明的技术解决方案如下：

一种测量激光频率变化的装置，其特点在于该装置由输入平行平板、相位延迟平行平板、第一剪切平板、第二剪切平板、输出平行平板、光电探测器线性阵列和信号处理系统所组成，其位置关系是：所述的输入平行平板与所述的输出平行平板的材料与厚度均相同且平行放置，在所述的输入平行平板的第一介质面的反射光路中设置所述的相位延迟平行平板和第一剪切平板，在所述的输入平行平板的第二介质面的反射光路中设置第二剪切平板，所述的第一剪切平板和第二剪切平板的材料与厚度均相同，所述的第一剪切平板和第二剪切平板倾斜方向相反地在所述的第一剪切平板和第二剪切平板的公共轴的两边对称放置，在所述输出平行平板的出射光路中设置所述的光电探测器线性阵列，该光电探测器线性阵列由性能参数相同的第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器和第五光电探测器等间距直线排列形成，该光电探测器线性阵列的输出端与所述信号处理系统的输入端相连。

所述的相位延迟平行平板可以设置在所述输入平行平板的第一介质面的反射光路中，也可以设置在所述输入平行平板的第二介质面的反射光路中。

所述的第一剪切平板和第二剪切平板之间具有使之绕所述的公共轴同时反向旋转的机构，以改变剪切量。

所述的光电探测器线性阵列可以由五个光电探测器等间距直线排列组成，也可以是多元线性阵列探测器，其中五个依次等距离的光电探测单元用作第一光电探测器、第二光电探测器、第三光电探测器、第四光电探测器、第五光电探测器。

所述的信号处理系统由具有A/D转换功能的多通道高速数据采集卡与具有相应数据处理、分析软件的计算机所构成，或是由具有相应处理功能的信号处理电路与微处理器所构成。

利用上述测量激光频率变化的装置测量激光频率变化的方法，其特征在于包括下列步骤：

①将本发明装置设置后，调整光路，使待测激光入射到所述的输入平行平板的第一介质面的入射角为45°；