[发明专利]基于单频正交线偏振光的激光波长直接测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光波长测量方法及装置，尤其是涉及一种基于单频正交线偏振光的激光波长直接测量方法及装置。

背景技术

激光波长作为测量基准值，被广泛应用于长度、速度、角度、平面度、直线度和垂直度等的测量，是精密计量、精密机械和微电子工业领域重要的测量参数，而精确地测量波长大小是保证几何量测量准确性和量值溯源的关键。激光波长测量方法大体上分为：1、基于谐波光频链的激光频率（波长）的测量方法，此方法在实际测量过程中如果链中光频之间的间隙过大（超过10GHz），要在已知光频与任一未知光频之间架起桥梁是十分困难的；2、基于光频间隔内分（OFID）频率链的光频（波长）测量方法，然而一个能覆盖微波段到光频段的几百THz的OFID链仍极其复杂；3、基于光学频率梳的光频（波长）测量方法，利用该方法要达到很高的测量准确度非常困难，测量准确度越高，对仪器的要求也就越高，测量系统也就越复杂；4、基于迈克尔逊干涉原理的激光波长测量方法，需要参考激光器作为参考光源，测量精度受到参考激光器的影响；5、基于虚合成波长原理的激光频率（波长）测量方法，该方法涉及到不同频率信号间的相位比较。

基于单频正交线偏振光的激光波长直接测量方法，不需要参考光源，不存在不同频率信号间的相位比较，能实现对波长的大范围连续测量，测量精度高。

发明内容

为了满足对高精度激光波长测量的需要，本发明的目的在于提供一种基于单频正交线偏振光的激光波长直接测量方法及装置，将对未知波长的测量转化为干涉条纹信号整周期计数和两路干涉信号相位差的测量，不需要参考光源，能实现激光波长的大范围连续直接测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一、一种基于单频正交线偏振光的激光波长直接测量方法：

（1）待测激光器输出波长为λ_x的激光经过偏振片形成线偏振光，射向e轴与线偏振光的偏振方向成45°角的四分之一波片后形成圆偏振光，该圆偏振光由单频正交线偏振光组成，射向两套迈克尔逊干涉仪后，形成水平偏振分量和垂直偏振分量的干涉信号，分别由各自的光电探测器接收；

（2）首先测量角锥棱镜不动，通过PZT驱动器调制参考角锥棱镜在5μm行程内往返运动，由相位差测量模块测得λ_x垂直偏振分量的干涉信号和λ_x水平偏振分量的干涉信号的相位差PZT驱动器停止调制；

（3）然后测量角锥棱镜移动ΔL＝100mm，由双向计数模块测得λ_x水平偏振分量干涉信号变化的整周期数N；

（4）再次调制参考角锥棱镜在5μm行程内往返运动，由相位差测量模块测得λ_x垂直偏振分量的干涉信号和λ_x水平偏振分量的干涉信号的相位差为则λ_x水平偏振分量干涉信号的小数变化量ε为：

（5）根据测量角锥棱镜移动的位移ΔL和测得的λ_x水平偏振分量干涉信号变化的整周期数N及小数变化量ε，得到待测激光波长为：

λx=2·ΔL(N+ϵ)]]>

至此求出待测激光器的波长。

二、一种基于单频正交线偏振光的激光波长直接测量装置：