[发明专利]一种扫描腔长时进行光学频率补偿的Fabry-Perot标准具标定系统和方法

权利要求书

1.一种扫描腔长时进行光学频率补偿的Fabry-Perot标准具标定系统，其特征在于，该系统的工作波长位于355nm，该系统包括激光器（10），第一Fabry-Perot标准具（11），第一标准具控制器（12），第二Fabry-Perot标准具（13），第二标准具控制器（14），示波器（15），第一光纤分束器（20），第二光纤分束器（21），第三光纤分束器（22），第四光纤分束器（23），第五光纤分束器（24），第六光纤分束器（25），第一探测器（30），第二探测器（31），第三探测器（32），第四探测器（33），第五探测器（34），第六探测器（35）和第七探测器（36）；第一Fabry-Perot标准具（11）有三个通道，分别为第一信号I1通道、第二信号I2通道和锁定L通道；第二Fabry-Perot标准具（13）只有一个监测M通道，从激光器（10）出射的单模激光进入第一光纤分束器（20）后，以分束比1/3分别入射到第六光纤分束器（25）和第二光纤分束器（21）；激光入射到第六光纤分束器（25）后，以分束比3/1，一路经过第二Fabry-Perot标准具（13）的监测M通道后入射到第六探测器（35），另一路作为监测能量ME通道直接入射到第七探测器（36）；激光入射到第二光纤分束器（21）后，以分束比1/3分别入射到第五光纤分束器（24）和第三光纤分束器（22）；激光入射到第五光纤分束器（24）后，以分束比3/1，一路经过第一Fabry-Perot标准具（11）的锁定L通道后入射到第四探测器（33），另一路作为锁定能量LE通道直接入射到第五探测器（34）；激光入射到第三光纤分束器（22）后，以分束比1/3，一路作为信号能量IE通道直接入射到第一探测器（30），另一路入射到第四光纤分束器（23）；激光入射到第四光纤分束器（23）后，以分束比1/1，一路经过第一Fabry-Perot标准具（11）的第一信号I1通道后入射到第二探测器（31），另一路经过第一Fabry-Perot标准具（11）的第二信号I2通道后入射到第三探测器（32）；第一探测器（30）、第二探测器（31）、第三探测器（32）、第四探测器（33）、第五探测器（34）、第六探测器（35）和第七探测器（36）分别通过七根信号线将信号输入到示波器（15）中；

在透过率扫描开始前，首先手动调节第二标准具控制器（14），使得入射激光位于第二Fabry-Perot标准具（13）以腔长为横坐标的透过率下降沿的半高位置，扫描开始后，第二Fabry-Perot标准具（13）的腔长固定不变；设定扫描第一Fabry-Perot标准具（11）腔长时的步长为Δl，扫描步数为N；设定每一步累积的脉冲数为N₀；相邻激光脉冲的时间间隔为Δt；每一步所需时间为N₀·Δt；扫描N步共需要时间N·N₀·Δt；扫描过程中，每扫描一步经过时间N₀·Δt后，第一标准具控制器（12）调整第一Fabry-Perot标准具（11）的腔长增加Δl；每扫描一步，示波器将这一步的时间内的七个探测器输入的N₀个脉冲数据记录下来并计算出每个探测器的脉冲平均强度，从而计算出第一Fabry-Perot标准具（11）的两个信号通道和锁定通道、以及第二Fabry-Perot标准具（13）的监测通道的透过率，共扫描N步，扫描完成后，两个标准具的四个通道分别获得N个透过率值。

2.一种扫描腔长时进行光学频率补偿的Fabry-Perot标准具标定方法，其特征在于，在扫描第一Fabry-Perot标准具腔长时，用腔长固定的第二Fabry-Perot标准具监测出射激光的频率漂移，扫描步数为N，腔长的扫描步长为Δl，扫描结束后，第一Fabry-Perot标准具的三个通道分别得到N个透过率值：T₁到T_N，对应的N个透过率的横坐标为：l₁到l_N，腔长横坐标为等间距，即l_n＝l₁+(n-1)·Δl（n＝1...N），腔长改变ΔL与透过率曲线频率移动ΔV的关系为由这个关系，可以将腔长横坐标转换为频率横坐标：vn=v1-vl·(ln-l1)=v1-vl·[(n-1)·Δl],(n=1...N),]]>其中l为标准具腔长，ν是入射光频率，ν₁是扫描腔长时第一步的透过率所对应的频率，扫描开始前，首先手动调节第二Fabry-Perot标准具的腔长，使得出射激光频率位于第二Fabry-Perot标准具监测通道透过率的半高位置，在扫描第一Fabry-Perot标准具的过程中，用于监测出射激光频率漂移的第二Fabry-Perot标准具的腔长保持不变，第一Fabry-Perot标准具的腔长每扫描一步，第二Fabry-Perot标准具得到一个透过率值，扫描完成后，共得到N个透过率值，基于第二Fabry-Perot标准具的监测通道的透过率曲线，可以利用这N个透过率分别获得N个出射激光频率在监测通道透过率曲线上的位置：ν_L1到ν_LN，以第一个出射激光频率ν_L1为基准，可以N个激光频率的漂移量：Δν₁到Δν_N，其中Δν_n＝ν_Ln-ν_L1（n＝1...N），这N个激光频率漂移量分别对应扫描第一Fabry-Perot标准具时的N步，将扫描后得到的第一Fabry-Perot标准具的透过率曲线的频率横坐标ν_n（n＝1...N）加上第二Fabry-Perot标准具监测的激光频率漂移量Δν_n，得到修正后的频率横坐标ν_n′，即ν_n′＝ν_n+Δν_n（n＝1...N），利用修正后的N个频率横坐标ν_n′（n＝1...N）和三个通道的三组透过率值T_n（n＝1...N），可以拟合出三条透过率曲线，分别对应第一Fabry-Perot标准具的信号一通道、信号二通道和锁定通道。