[发明专利]一种基于差频双梳的激光波长测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于差频双梳的激光波长测量装置，其特征在于：包括差频双梳装置、激光波长测量装置、数据采集与处理装置、待测激光器、第1频率计数器、第2频率计数器及微波原子钟；

所述差频双梳装置，为重复频率有微小差异且载波包络偏移频率均为零的双光梳装置，包括第1飞秒激光振荡器、第1放大-扩谱模块、第1差频器、第1二次放大-扩谱模块、第2飞秒激光振荡器、第2放大-扩谱模块、第2差频器、第2二次放大-扩谱模块及重复频率锁相电路；

差频器结构为：飞秒激光振荡器输出飞秒脉冲，通过放大-扩谱模块输出倍频程光谱，经由第1光纤耦合镜(OS1)传输到二色分束器(DBS)分为两路，第一路光束经过脉冲宽度压缩器(PC)传输至二色合束器(DBC)；第二路光束依次经过第1反射镜(M1)、介电反射镜(DM)、空间延迟线(DL)、第2反射镜(M2)传输至二色合束器(DBC)，两路光束合束后依次传输至凹面镜(SM)、非线性晶体(Crystal)、透镜(Lens)、第3反射镜(M3)、第2光纤耦合镜(OS2)；

所述激光波长测量装置，包括1×2光纤耦合器(OC)、第1混合平衡接收器(Mixer1)、第1平衡光电探测器(PD1)、第2混合平衡接收器(Mixer2)及第2平衡光电探测器(PD2)。

2.根据权利要求1所述的一种基于差频双梳的激光波长测量装置，其特征在于：所述待测激光器为稳频激光器，其波长处于所述差频双梳的光谱或展宽光谱范围内。

3.根据权利要求1所述的一种基于差频双梳的激光波长测量装置，其特征在于：所述1×2光纤耦合器(OC)的耦合比为50：50。

4.一种基于差频双梳的激光波长测量方法，在权利要求1、2或3任意一项所述的一种基于差频双梳的激光波长测量装置基础上实现，其特征在于：所述待测激光器输出的激光经所述1×2光纤耦合器(OC)分成两路激光，第一路进入所述第1混合平衡接收器(Mixer1)，第二路进入所述第2混合平衡接收器(Mixer2)；将所述第1飞秒激光振荡器的重复频率f_r1锁定至微波原子钟，其输出的飞秒激光脉冲经过第1放大-扩谱模块得到倍频程光谱后进入第1差频器，得到载波包络偏移频率为零的差频光梳1，再利用第1二次放大-扩谱模块获得超连续宽带光谱，进入所述第1混合平衡接收器(Mixer1)；将所述第2飞秒激光振荡器的重复频率f_r2锁定至微波原子钟，其输出的飞秒激光脉冲经过第2放大-扩谱模块得到倍频程光谱后进入第2差频器，得到载波包络偏移频率为零的差频光梳2，再利用第2二次放大-扩谱模块获得超连续宽带光谱，进入所述第2混合平衡接收器(Mixer2)；所述待测激光器输出的第一路激光与所述差频光梳1的输出光在所述第1混合平衡接收器(Mixer1)处发生拍频，拍频信号由所述第1平衡光电探测器(PD1)接收并转化为电信号，第1拍频频率f_b1与第1重复频率f_r1由参考至所述微波原子钟的第1频率计数器记录频率值；所述待测激光器输出的第二路激光与所述差频光梳2的输出光在所述第2混合平衡接收器(Mixer2)处发生拍频，拍频信号由所述第2平衡光电探测器(PD2)接收并转化为电信号，第2拍频频率f_b2与第2重复频率f_r2由参考至所述微波原子钟的第2频率计数器记录频率值；所述数据采集与处理装置利用第1拍频频率f_b1、第1重复频率f_r1、第2拍频频率f_b2与第2重复频率f_r2计算出待测激光器的激光波长值。

5.根据权利要求4所述的一种基于差频双梳的激光波长测量方法，其特征在于：利用第1拍频频率f_b1、第1重复频率f_r1、第2拍频频率f_b2与第2重复频率f_r2计算处待测激光器的激光波长值；

计算待测激光波长值的公式为：λ＝c/f_l，f_l＝n×f_r±f_b；式中的拍频信号f_b加减号的判断通过如下方式进行，若f_r1大于f_r2，当f_b1大于f_b2时，f_b前为减号，反之为加号；式中的n为与待测激光频率最接近的光梳齿序数，通过第1重复频率f_r1、第2重复频率f_r2、判断出加减号的第1拍频频率f_b1及第2拍频频率f_b2计算得出；

计算过程在数据采集与处理装置中完成。