[发明专利]一种双频He-Ne激光器频率测量装置及其测量方法

权利要求书

1.一种双频He-Ne激光器频率测量装置，其特征在于：包括相互连接的稳频激光系统(1)和双频激光频率测量系统(2)；

所述稳频激光系统(1)包括依次连接的可调谐激光器(101)、光隔离器(102)以及第一光纤准直器(103)，和所述第一光纤准直器(103)通过保偏光纤(104)依次连接的保偏光纤耦合器(105)、第二光纤准直器(106)、第一1/2波片(107)、第一偏振分光立方体(108)、第一偏振片(111)以及光栅(112)，所述第一1/2波片(107)和第一偏振片(111)连接在第一偏振分光立方体(108)的一中轴线上，第二1/2波片(110)通过保偏光纤(104)连接在第一偏振分光立方体(108)的另一中轴线上，光频梳(109)通过保偏光纤(104)和第二1/2波片(110)相连接，平面反射镜(113)的位置使光栅(112)反射的光束经过平面反射镜(113)反射后入射至第一光电探测器(114)，所述第一光电探测器(114)依次和放大器(115)、鉴相器(116)、控制器(117)电连接，所述控制器(117)的输出端和所述可调谐激光器(101)的电流调制端口电连接，计算机(119)的信号输入端口分别与可调谐激光器(101)、波长计(120)和控制器(107)的信号输出端口相电连接，铷钟(118)的输出端分别与所述光频梳(109)和鉴相器(116)的输入端相电连接；

所述双频激光频率测量系统2包括和所述稳频激光系统(1)的保偏光纤耦合器(105)通过保偏光纤(104)相连接的第三光纤准直器(201)，和所述第三光纤准直器(201)通过保偏光纤(104)依次连接的第三1/2波片(202)，第二偏振分光立方体(204)、第三偏振片(207)以及第三光电探测器(208)，所述第三1/2波片(202)和第三偏振片(207)连接在第三光电探测器(208)的一中轴线上，双频He-Ne激光器(203)和第二偏振片(205)通过保偏光纤(104)连接在第三光电探测器(208)的另一中轴线上，所述第二偏振片(205)通过保偏光纤(104)和第二光电探测器(206)相连接，所述第二光电探测器(206)和第三光电探测器(208)的输出端分别和频率计数器(209)的输入端相电连接。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述可调谐激光器(101)输出单一频率、单一线偏振方向激光，通过改变其工作电流或电压可连续调谐其输出激光频率。

3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于：所述光频梳(109)的工作波长覆盖所述可调谐激光器(101)的所有频率，且其重复频率和偏置频率锁定至微波频率基准信号。

4.根据权利要求1、2或3所述的测量装置其测量方法为：其特征在于：所述可调谐激光器(101)出射的激光经所述光隔离器(102)后由所述第一光纤准直器(103)进入所述保偏光纤(104)，经所述保偏光纤耦合器(105)分成三路激光，第一路进入所述双频激光频率测量系统(2)，第二路进入所述波长计(120)，第三路经所述第二光纤准直器(106)出射为空间激光光束并经所述第一1/2波片(107)旋转偏振态后由所述第一偏振分光立方体(108)透射，所述光频梳(109)输出的光束经所述第二1/2波片(110)旋转偏振态后由所述第一偏振分光立方体(108)反射，经透射和反射后的两路激光光束经所述第一偏振片(111)后入射至所述光栅(112)，由所述光栅(112)反射的+1级光束经所述平面反射镜(113)反射后入射至所述第一光电探测器(114)并转化为电信号；所述第一光电探测器(114)输出的电信号经所述放大器(115)后作为测量信号输入至所述鉴相器(116)，所述铷钟(118)的输出信号分别输入至所述光频梳(109)和所述鉴相器(116)作为参考信号，所述鉴相器(116)输出的信号电压与参考信号和测量信号的相位差成线性关系，所述鉴相器(116)输出的信号输入至所述控制器(117)经比例-积分控制后输出电压信号输入至所述可调谐激光器(101)的电流调制端口；所述计算机(119)的信号输入端口分别与所述可调谐激光器(101)、所述波长计(120)和所述控制器(107)的信号输出端口相连接，稳频激光系统(1)的所有工作由计算机(119)中的软件进行操控；

经所述保偏光纤耦合器(105)分成的第一路激光进入所述双频激光频率测量系统(2)的第三光纤准直器(201)，经第三光纤准直器(201)出射的激光经所述第三1/2波片(202)偏振态旋转后输入至所述第二偏振分光立方体(204)，所述双频He-Ne激光器(203)出射的激光入射至所述第二偏振分光立方体(204)，经所述偏振分光立方体(204)分光后的一路光经所述第二偏振片(205)后入射至所述第二光电探测器(206)转化为电信号，经所述偏振分光立方体(204)分光后的另一路光经所述第三偏振片(207)后入射至所述第三光电探测器(208)转化为电信号，所述第二光电探测器(206)和所述第三光电探测器(208)的输出的电信号分别输入至所述频率计数器(209)。