[发明专利]一种基于光腔衰荡光谱技术的可调谐激光器线宽测量方法

摘要

一种基于光腔衰荡光谱技术的可调谐激光器线宽测量方法，属于光电工程技术领域。其特征在于：被测可调谐激光束入射到两块平凹高反射镜组成的稳定谐振腔，腔内充有在可调谐激光器输出波段内有较强吸收谱线的气体。调谐激光器输出波长，使其扫过一个完整的气体吸收峰。由于气体的吸收强度与入射光波长有关，在入射光波长不同时，衰荡腔输出信号的衰荡时间就不同。分别测量腔内有气体吸收时各波长处的光腔衰荡时间，进而可得到不同激光波长处的气体吸收系数，即吸收光谱图，该光谱图实际上是入射光谱与气体吸收光谱的卷积，通过拟合得出的该光谱曲线线宽和HITRAN数据库中所给的气体吸收线宽，即可得到激光器输出光谱线宽。本发明提出了激光器线宽测量的新方法，其测量结果不受激光器强度波动的影响，并且具有结构简单，测量精度高等优点。

主权项

1.一种基于光腔衰荡光谱技术的可调谐激光器线宽测量方法，其特征在于：实现步骤如下：(1)密闭样品池的两端安装两块相同的、凹面镀高反膜的平凹高反镜，高反射率波段覆盖可调谐激光器波长调谐范围，凹面相对构成稳定的衰荡腔；(2)选择一种在所测可调谐激光器输出波段内有较强吸收谱线的气体，并将其充入密闭的衰荡腔；(3)可调谐激光器输出的激光束准直后从一平凹高反镜进入衰荡腔，在衰荡腔内来回反射，部分激光束从另一平凹高反镜输出，经聚焦透镜聚焦到光电探测器上，由光电探测器得到光腔输出信号；(4)根据可调谐激光器的输出谱波段及线宽范围选定测量波段及波长扫描步长，调谐可调谐激光器输出波长，探测衰荡腔输出信号，按照单指数衰减函数拟合出计算衰荡时间，根据不同入射波长处所得衰荡时间，利用公式得到不同波长处气体的吸收损耗，从而得到气体吸收光谱曲线G(v，Δv₁)，即腔内气体对波长为λ光的吸收损耗σ(λ)与激光波长λ或激光频率v的关系曲线，其中L为衰荡腔长，c为光速，R为平凹高反射镜的反射率，σ(λ)为腔内气体对波长为λ光的吸收损耗，Δv₁为线宽为气体吸收光谱曲G(v，Δv₁)的线宽，v＝c/λ；(5)通过数据处理将所测得的气体吸收谱线G(v，Δv₁)与HITRAN数据库中所给的气体吸收谱线F(v，Δv₂)解卷积，得到激光器输出光谱谱线形状H(v，Δv₀)，进而得到谱线宽度Δv₀；Δv₂为吸收谱线F(v，Δv₂)的线宽。