[发明专利]一种基于光学干涉仪的多波长计

说明书

本发明提供了一种基于光学干涉仪的多波长计，属于光学测量技术领域。该多波长计包括光线收集器、光扩散元件、透明平行板、线阵光探测器、遮光盒、电路板、按键和显示屏。待测光经光扩散元件后，产生点扩展光束，不同角度的光线入射到透明平行板上，经透明平行板的上表面和下表面分别反射后，在线阵光探测器表面发生干涉。干涉图像的频率与波长成反比。干涉图像中的多个频率则对应多个测量波长。本发明采用非扫描光学干涉方法，通过测量干涉图像的频率即可实现对波长的测量。根据计算出的多个频率，还可实现对多波长的同时测量。这种简单的结构增加了仪器的稳定性和和可靠性，同时，由低成本光电器件组成的干涉仪大幅度降低了波长计的成本。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，涉及一种基于光学干涉仪的多波长计。

背景技术

在光学测试中，多波长计是一种常用的测量仪器。目前的波长测量方法主要有：光谱测量法、光干涉法、光拍频法和波长特性材料测量法。光谱测量法采用光谱仪测量待测光的光谱，通过寻峰等方法得到对应的波长，该方法原理简单，但需要配置昂贵的光谱测量仪器。光干涉法主要利用参考光与待测光的干涉图像，通过比较参考光和待测光的干涉条纹周期或分析干涉条纹相位的方法获得待测光的波长。光干涉法主要有迈克尔逊干涉、法布里-珀罗干涉和斐索干涉等。光干涉法可以获得较高的测量分辨率，但参考光的引入、精密的光学部件以及复杂的结构使得基于该方法的波长计成本较高。此外，光干涉法中最常采用的迈克尔逊干涉法还需要使用机械移动部件，使波长测量时间较长，并且为了提高仪器测量精度，需要提前预热10分钟以上。光拍频法通过测量待测光和参考光产生的拍频信号的频率差来得到待测光的波长，其参考光可由光学频率梳发生器产生。光拍频法拥有最高的测量分辨率，但对于给定的参考光，待测光的波长测量范围较小，此外，光学频率梳发生器十分昂贵，因此，这种方法仅限用于某些特定领域。波长特性材料测量法利用光的偏振或波长敏感结构的光电探测器对波长进行测量。这种方法具有较简单的测量结构，但由于主要依靠光强度变化的测量，无法获得较高的分辨率。因而，设计一种具有成本低、结构简单、测量范围大、响应速度快和分辨率高等优点的波长计具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于光学干涉仪的多波长计，旨在解决目前波长计中普遍存在的成本高和结构复杂等问题，以及部分存在的测量范围有限和分辨率不够高等问题，为波长计在光学测试中的应用拓展更大的空间。

本发明的技术方案：

一种基于光学干涉仪的多波长计，包括光线收集器1、光扩散元件2、透明平行板3、线阵光探测器4、遮光盒5、电路板6、按键7和显示屏8；光扩散元件2、透明平行板3、线阵光探测器4和电路板6均置于遮光盒5中；电路板6接收按键7的控制信号，对工作参数进行设置；待测光被光线收集器1收集，经光扩散元件2后，入射到透明平行板3，反射光被线阵光探测器4接收；电路板6中的信号处理器对线阵光探测器4探测的光信号进行滤波等预处理后，再通过高精度频率测量法计算出干涉图像频率；电路板6中的信号处理器根据波长与干涉图像频率之间的关系反演得到波长，并将测量到的波长结果显示于显示屏8。

所述的光扩散元件2是一种光源空间扩展器件。

所述的透明平行板3的厚度小于500微米。

所述的待测光的轴向方向与透明平行板5的夹角大于透明平行板5的布鲁斯特角。

所述的高精度频率测量法是全相位快速傅里叶变换方法或者基于Buneman频率估计的快速傅里叶变换方法，可实现多频率同时精确测量。