[发明专利]一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量方法及装置，属于光物理技术领域和计量测试技术领域。

背景技术

波长计作为一种精密光波长测量仪器，一直以精度高、光谱范围宽、使用方便等著称，与功率计、光谱仪同属物理光学研究和应用中的基本光学测量仪器设备。目前其最高分辨力已经可以达到兆赫兹水平（0.001nm）。

波长计准确度的计量校准一直依靠激光光源进行，由于激光光源产生的激光频率具有离散性，互相之间不连续等特征，导致波长计的测量准确度和测量分辨力一直很难轻易被计量校准。通常人们只能使用几种不同的激光光源对其进行测量准确度的校准，对其测量分辨力的计量校准一直缺乏有效手段。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提出一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量方法，该方法由飞秒激光频率梳产生的超连续宽光谱范围的稳频飞秒激光，稳频飞秒激光经平面反射镜反射后，注入分色器件进行衍射分光或折射分光，提取出所需要的单色激光频率f_n，再经过滤光镜进行滤波剔出杂散光干扰，用半透半反镜提取部分飞秒激光用于已知波长计粗测波长确定n值。为保证n不出错误，要求已知波长计达到优于±10^-7的测量准确度。用计数器A对稳频飞秒激光的偏移频率f₀进行测量，用计数器B对稳频飞秒激光的重复频率f_r进行测量，则单色激光频率f_n为

f_n=n×f_r+f₀             （1）

以单色激光频率f_n为精确值，可以计量校准被校波长计的测量准确度。

通过调整偏移频率f₀和重复频率f_r变动激光频率f_n，可以对被校波长计的测量分辨力进行计量校准。通过分色器件进行分光，然后再通过滤波器件进行滤波，从中提取出所需要频率的单色激光，使用已知波长计对该单色激光进行粗测，使用计数器对其偏移频率f₀部分和重复频率f_r部分进行精确测量，飞秒激光频率梳对其偏移频率f₀部分进行频率控制从而最终精确控制和测量该单色激光频率f_n，使用该频率对被校准的波长计的波长测量准确度进行计量校准，通过调节该频率的变化范围计量校准被测量的波长计的分辨力。

本发明的一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量装置，该装置包括飞秒激光频率梳1、计数器A2、计数器B3、平面反射镜4、分色器件5、滤光镜6、半透半反镜7、已知波长计8和被校波长计9。

由飞秒激光频率梳1产生的超连续宽光谱范围的稳频飞秒激光，稳频飞秒激光经平面反射镜4反射后，注入分色器件5进行衍射分光或折射分光，提取出所需要的单色激光频率f_n，再经过滤光镜6进行滤波剔出杂散光干扰，用半透半反镜7提取部分飞秒激光用于已知波长计8粗测波长确定n值。为保证n不出错误，要求波长计8达到优于±10^-7的测量准确度。用计数器A2对稳频飞秒激光的偏移频率f₀进行测量，用计数器B3对稳频飞秒激光的重复频率f_r进行测量，则单色激光频率f_n为

f_n=n×f_r+f₀           （1）

以单色激光频率f_n为精确值，可以计量校准被校波长计9的测量准确度。

通过调整偏移频率f₀和重复频率f_r变动激光频率f_n，可以对波长计的测量分辨力进行计量校准。

有益效果

本发明结构简单、成本低、易实现，使用飞秒激光频率梳产生具有众多稳频激光分量的超连续激光光谱源，其特点是梳频可以锁定到原子钟频率上，且可以微调、控制和产生所需要的变化。使用光栅分光镜或棱镜分光方式，外加滤光镜或光阑，可以从众多飞秒激光频率中选出比较纯正切频率可以微调控制的稳频激光，使用该已知频率的稳频激光分量，可以实现波长计测量准确度和测量分辨力的计量校准。