[发明专利]一种紧凑型激光波长测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种紧凑型激光波长测量装置及其测量方法，包括光纤、准直镜组、干涉腔、光电探测器和控制与数据处理模块，所述光纤纤芯的端面为孔径光阑，待测波长的激光束入射在孔径光阑上，经准直镜组准直为平行光束，照射在干涉腔上，光束在干涉腔内多次反射后出射，形成干涉条纹，所述的光电探测器采集条纹信号并传输至控制与数据处理模块，经运算后获得光束的波长值。本发明基于等厚干涉原理测量激光的准确波长，进而在波长测量装置中降低发生干涉的核心器件加工难度、降低制造成本且整体设备无运动结构、体积紧凑，实现高精度的波长精确测量。

技术领域

本发明涉及一种激光波长测量装置及其测量方法，尤其涉及一种紧凑型激光波长测量装置及其测量方法。

背景技术

近年来，为了实现物联网或新一代通信“5G”的光网络，波分复用(WDM)技术从骨干网到接入网得到了广泛的应用。它是将多种不同波长的光信号通过合波器汇合在一起并耦合到同一根光纤中，以此进行数据传输的技术。为了增大信道容量，波长间隔变得越来越小，形成了紧密的WDM，叫做密集波分复用(DWDM)。应用于这种新技术中的光学元件和器件需要以更高的精度测量单个光波长进行测试，因此精确测量激光波长的需求日益明显。目前，激光波长计常采用Michealson干涉仪或Fizeau干涉腔作为波长测量核心组件，体积大，制造加工难度高，或包含运动结构，对控制系统要求苛刻。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种紧凑型激光波长测量装置及其测量方法，实现高精度的波长精确测量。

技术方案：本发明包括光纤、准直镜组、干涉腔、光电探测器和控制与数据处理模块，所述光纤纤芯的端面为孔径光阑，待测波长的激光束入射在孔径光阑上，经准直镜组准直为平行光束，照射在干涉腔上，光束在干涉腔内多次反射后出射，形成干涉条纹，所述的光电探测器采集条纹信号并传输至控制与数据处理模块。

所述的干涉腔由多个厚度不等的楔板组成，包括多个平面，其中，前平面与中间平面之间形成第一楔角，中间平面与后平面之间形成第二楔角，所述的第一楔角和第二楔角在垂直于光轴的平面上投影方向不重合。

所述干涉腔的前平面中心位置到中间平面中心位置之间的距离与中间平面中心位置到后平面中心位置之间的距离不相等。

所述干涉腔的平面均镀有分光膜。

所述的光电探测器为阵列探测器，包括面阵探测器和线阵探测器，所述光电探测器的探测面垂直于干涉腔出射光束方向。

所述的线阵探测器设有多个，其中一个线阵探测器垂直于薄楔板后表面反射光束的方向，另一个线阵探测器垂直于薄楔板后表面透射光束方向，其中，反射方向的线阵探测器沿其光轴旋转一个角度，该角度为干涉腔中楔板的夹角。

所述线阵探测器的前方放置有柱透镜，线阵探测器位于柱透镜的焦面上。

所述的准直镜组为消球差、消色差镜头，在装置的波长测量范围内波像差小于λ，所述的准直镜组的物方光轴垂直于孔径光阑，且孔径光阑的中心位于准直镜组的前焦点上。

所述的准直镜组采用曲面反射镜。

一种紧凑型激光波长的测量方法，包括以下步骤：

(1)光电探测器分别在平行于干涉腔两个楔角方向上采集条纹数据，选择与薄楔板的楔角方向平行的干涉图案，其单个周期长度为L，计算得到第一步波长值：

(2)薄楔板楔角方向上的探测器中心位置距离相邻条纹峰值位置的距离记为相位δ₁，根据薄楔板的中心位置的厚度t₁得到第二步波长值：