[发明专利]基于可充放气式真空腔的空气折射率测量装置和方法

说明书

本申请公开了基于可充放气式真空腔的空气折射率测量装置和方法，本装置包括：主珐珀单元、副珐珀单元、激光单元、控制单元、光电单元；激光单元用于产生两束不同波长的激光，主、副珐珀单元用于形成不同的测量光束，光电单元用于得到对应的测量信号，控制单元用于对测量信号进行解调，计算空气折射率；本方法包括：激光单元同时产生两束波长不等的激光，通过不同的珐珀单元形成两束测量光束，通过光电单元得到两个测量信号，控制单元判断两个测量信号是否均达到干涉峰值，从而计算空气折射率。本申请能够实现10^‑10的测量精度，且简单易操作。

技术领域

本申请属于空气折射率测量领域，具体涉及基于可充放气式真空腔的空气折射率测量装置和方法。

背景技术

空气折射率在光学精密测量等领域有着非常重要的作用，往往影响着最后测量结果的准确性。在光学精密测量中，对空气折射率进行补偿，可以很大程度上提升测量精度。特别是在使用激光干涉仪进行大量程的测量时，空气折射率的影响变得很大，这时必须精确地对空气折射率进行测量。

目前空气折射率的测量方法，包括激光合成波长法、瑞利干涉测量法、波纹管双干涉测量法等。这些方法中激光干涉法的测量精度取决于干涉小数的测量精度，一般在10^-8，且受到电子细分的限制很难有进一步的提升。

发明内容

本申请提出了基于可充放气式真空腔的空气折射率测量装置和方法，通过主珐珀单元和副珐珀单元，分别形成主副测量信号，利用光学游标原理解调出光程变化的大小数，实现空气折射率的高精度测量，解决现有测量技术中测量精度不高的问题。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

基于可充放气式真空腔的空气折射率测量装置，包括：主珐珀单元、副珐珀单元、激光单元、控制单元、光电单元；

所述激光单元用于产生主激光束和副激光束，所述主激光束的波长和所述副激光束的波长不同；

所述主珐珀单元用于形成所述主激光束的主测量光束；

所述副珐珀单元用于形成所述副激光束的副测量光束；

所述光电单元用于分别得到所述主测量光束对应的主测量信号和所述副测量光束对应的副测量信号；

所述控制单元用于判断所述主测量信号和所述副测量信号是否均达到稳定状态，所述控制单元还用于对所述主测量信号和所述副测量信号进行解调，并根据解调的结果计算空气折射率。

优选的，所述主珐珀单元包括主谐振平面镜、真空腔和反射镜；

所述副珐珀单元包括副谐振平面镜和所述反射镜；

所述控制单元还用于控制所述反射镜产生位移以及所述真空腔的充气或放气。

优选的，所述真空腔的两端均为全透镜。

优选的，所述真空腔侧壁设置有气孔，所述气孔用于抽出所述真空腔内的空气或向所述真空腔内充入空气。

优选的，所述测量装置还包括位移台，所述位移台与所述反射镜固定连接，所述位移台用于在所述控制单元的控制下带动所述反射镜产生位移。

本申请还公开了基于可充放气式真空腔的空气折射率测量方法，包括如下步骤：

同时产生主激光束和副激光束，所述主激光束的波长和所述副激光束的波长不相等，所述主激光束射向带有真空腔的主珐珀单元，所述副激光束射向无真空腔的副珐珀单元，所述主珐珀单元和所述副珐珀单元包含有共同的反射镜；

通过所述主珐珀单元形成所述主激光束对应的主测量光束，通过所述副珐珀单元形成所述副激光束对应的副测量光束；

根据所述主测量光束得到主测量信号，根据所述副测量光束得到副测量信号；