[发明专利]一种激光波长测量装置及其标定方法、测量方法

说明书

一种激光波长测量装置及其标定方法、测量方法。本发明涉及一种激光波长测量装置及其测量方法，所述激光波长测量装置包括棱镜、光电探测器与处理系统，所述棱镜用于接收激光，且使入射的激光发生折射后射出，所述光电探测器用于接收发生折射后的激光，并测量其入射位置，所述处理系统用于根据光电探测器接收到的激光的入射位置变化量，计算出被测激光的波长。本发明利用棱镜对不同波长的激光折射角不同的原理，结合光电探测器即可获得激光波长，本发明测量装置结构简单，成本低，测量精度较传统方法有显著提高。

技术领域

本发明涉及测量技术领域，具体涉及一种激光波长测量装置及其标定方法、测量方法。

背景技术

激光干涉仪是以激光波长为长度计量基准的高精度测量仪器，其波长的不确定度直接确定了仪器所能达到的最高精度。目前激光稳频的方法是将激光锁定到Fabry-Perot(F-P)腔上，此技术称为相位调制光外差技术，又称PDH稳频技术。由于F－P腔长会随着外界温度变化发生漂移，激光频率也会随着腔长发生漂移。为解决腔长漂移带来的误差，通常需要将腔长锁定到另一个用原子谱线稳定的激光器上，从而实现激光器、吸收谱线和光腔三者之间的闭环锁定，以达到精密测量物理对激光频率稳定度的要求，但是此方法结构比较复杂，实验难度较高。廖立新等人在《用双棱镜测激光波长的简单方法》提出通过双棱镜干涉测量激光波长的方法，但该方法的波长测量精度仍然较低，难以实现高精度的激光波长测量。

发明内容

本发明的目的在于提出一种激光波长测量装置及其标定方法、测量方法，本发明测量结构简单，成本低，测量精度较传统方法有显著提高。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种激光波长测量装置，包括棱镜、光电探测器与处理系统，所述棱镜用于接收激光，且使入射的激光发生折射后射出，所述光电探测器用于接收发生折射后的激光，并测量其入射位置，所述处理系统用于根据光电探测器接收到的激光的入射位置变化量，计算出被测激光的波长。

在更优的方案中，上述激光波长测量装置还包括至少一个反射镜，从棱镜中出射的激光束入射至反射镜，经反射镜反射后入射至光电探测器。增大光臂可以增大光电探测器上的入射位置变化量，提高计算精度，通过设置反射镜，使激光束经过一次或多次反射后再入射至光电探测器中，不仅可以增大光臂，而且可以不增加装置的水平空间，换言之可以在提高测量精度的情况下使装置尺寸尽可能小。

进一步优化的方案中，所述反射镜为多个，且多个反射镜平行设置。多个反射镜实现多次反射，可以进一步增大光臂，且整体尺寸小，平行设置结构简单，计算方便。

进一步优化的方案中，反射镜与光电探测器平行设置。

在进一步的方案中，所述棱镜包括棱镜面一与棱镜面二，所述激光入射至棱镜的棱镜面一，并发生折射，发生折射后的激光入射至棱镜面二时，棱镜面二使得激光再次发生折射，激光发生折射后形成折射角从棱镜面二射出。

在进一步的方案中，所述棱镜面一与棱镜面二相接，其夹角为锐角。

在进一步的方案中，所述棱镜的材质为光子晶体。

另一方面，本发明同时提供了上述激光波长测量装置的标定方法，包括以下步骤：

调整棱镜与光电探测器的位置关系，使得入射激光入射至棱镜，经棱镜的两个棱镜面折射后射出，并可以被光电探测器接收；

使已知波长激光入射至棱镜，测量该激光在光电探测器上的入射位置；

给定入射激光波长分别为λ1、λ2、λ3…λn,记录对应波长下的光电探测器一的位置变化量X1、X2、X3…Xn，通过非线性拟合获得激光波长变化量与光电探测器的位置变化量的公式和/或关系曲线。

上述激光波长测量装置的一种测量方法，包括以下步骤：