[发明专利]法布里珀罗腔的零膨胀温度点的测量装置和测量方法

权利要求书

1.法布里珀罗腔的零膨胀温度点的测量方法，其特征在于：

基于法布里珀罗腔的零膨胀温度点的测量装置，包括信号发生器、激光器、凸透镜、法布里珀罗腔和波长计，其中，所述信号发生器与所述激光器电连接，所述信号发生器用于生成低频锯齿波电压信号,并将其输送至所述激光器，所述激光器用于将接收到的电压信号转换为扫频激光信号；所述激光器输出的扫频激光信号依次经过凸透镜、法布里珀罗腔转换成单频激光信号，通过波长计测量该单频激光信号的透射频率；

所述凸透镜用于聚焦所述扫频激光信号，所述法布里珀罗腔用于将接收到的扫频激光信号转换成单频激光信号；

所述方法具体包括以下步骤：

步骤1、设定法布里珀罗腔的初始腔长和初始温度；设定激光器的输出频率；

步骤2、启动信号发生器生成低频锯齿波电压信号，并将该电压信号输送至激光器，该激光器将接收到的电压信号转换为扫频激光信号；该激光器输出的扫频激光信号经过凸透镜聚焦，聚焦后的透射光进入法布里珀罗腔，所述法布里珀罗腔将接收到的扫频激光信号转换成单频激光信号，并最终通过波长计测量所述单频激光信号的透射频率f；

步骤3、在一定温度范围内改变法布里珀罗腔的温度，重复步骤2，获得法布里珀罗腔在不同温度下对应的单频激光信号的透射频率f；

步骤4、根据步骤3获得的法布里珀罗腔在不同温度下对应的单频激光信号的透射频率，拟合膨胀系数α(T)与温度的关系曲线，当拟合出的膨胀系数α(T)等于0时，所对应的温度即为法布里珀罗腔的零膨胀温度点；

步骤4具体包含以下子步骤：

步骤4.1、设膨胀系数公式为：α(T)＝a₀+a₁T+a₂T²，其中，T表示法布里珀罗腔的温度，a₀，a₁，a₂为系数；

步骤4.2、由于法布里珀罗腔的腔长随温度变化而变化，因此，将法布里珀罗腔的单频激光信号的透射频率公式写为：

其中，Δl表示腔长的变化量，l₀表示初始腔长；c表示光速；因此，法布里珀罗腔的腔长l＝l₀+Δl；

步骤4.3、利用膨胀系数公式和透射频率公式进行计算：

将Δl代入到中得到：

由此拟合出系数a₀，a₁，a₂，进而得到膨胀系数公式α(T)＝a₀+a₁T+a₂T²；

其中，T₀表示零膨胀温度点；

步骤4.4、令α(T)＝0，膨胀系数公式变为0＝a₀+a₁T+a₂T²，此时，由该二次方程计算出的温度即为法布里珀罗腔的零膨胀温度点。

2.根据权利要求1所述的法布里珀罗腔的零膨胀温度点的测量方法，其特征在于：所述法布里珀罗腔设置在真空恒温室内。

3.根据权利要求1所述的法布里珀罗腔的零膨胀温度点的测量方法，其特征在于：在步骤1中，所述初始腔长为50mm；所述初始温度为24℃；所述激光器的输出频率为351.7220THz。

4.根据权利要求1所述的法布里珀罗腔的零膨胀温度点的测量方法，其特征在于：在步骤2中，法布里珀罗腔的单频激光信号的透射频率的计算公式为其中，m为整数；l表示法布里珀罗腔的腔长；c表示光速。

5.根据权利要求1所述的法布里珀罗腔的零膨胀温度点的测量方法，其特征在于：在步骤3中，选取的法布里珀罗腔的温度范围是10℃-70℃。