[发明专利]红外波段化学激光线宽的测量装置及其测量方法

说明书

本发明公开了一种红外波段化学激光线宽的测量装置，主要包括化学激光器、窄线宽激光器、数据采集卡；所述化学激光器与窄线宽激光器输出的激光合束，依次经过快响应探测器、射频滤波器、功率检波器后输入数据采集卡；所述窄线宽激光器反射的窄线宽激光经过光学多通吸收池和光电探测器，光电探测器输出的信号输入数据采集卡；所述窄线宽激光器反射的窄线宽激光还依次经过反射镜输入波长计，波长计输出数据输入数据采集卡。还公开了一种红外波段化学激光线宽的测量方法。本发明测量精度高、测试过程简便，为工程应用实现精确、快速测量红外波段化学激光器线宽提供了一种有效方法。

技术领域

本发明涉及光谱测量技术领域，特别是涉及一种基于激光外差技术实现精密测量红外波段化学激光线宽的装置和方法。

背景技术

红外波段化学激光器具有波长短、输出功率高、光束质量好等优点，在光电工程领域发挥着重要作用。而激光器的线宽是影响激光大气传输效率的重要因素之一，对最终的传输效能评估具有决定性的影响。

目前，激光线宽常用的测量方法有两种：光谱仪测量法和自拍频法。激光线宽小于300MHz时，传统的基于光栅光谱仪或傅里叶变换光谱仪的测量方法已经难以满足实际所需。自拍频法最早是由日本T.Okoshi提出的延时自外差法(DSHI)测量激光线宽，测量精度为50kHz。近年来，国内外研究机构针对自拍频法测量激光线宽进行了深入的理论研究和实验探索，例如J.W.Dawson提出了环路自外差(LC-RDSHI)，最高的测量精度已高于1kHz。但该方法对激光的功率稳定性要求较高，且测量光路中需要长距离延时光纤，环路自外差中还需要光功率放大器等，对于出光时间短且功率起伏相对较大的近红外和中波红外化学激光器，难以使用该方法进行线宽的实际测量。

激光外差技术目前广泛应用于大气风速、高分辨率吸收光谱测量，其利用一束窄线宽激光与回波信号或宽带输入光谱进行混频，最后得到频移信息或高分辨率的光谱信号。利用一束窄线宽激光与线宽相对较宽的化学激光混频，再处理差频信号，即可快速、精确获得红外波段化学激光的线宽，基于该技术，亟需提供一种新型的红外波段化学激光线宽的测量装置及其测量方法来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于激光外差技术的红外波段化学激光器线宽的测量装置及其测量方法，具有测量快、精度高、操作简单和成本低的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种红外波段化学激光线宽的测量装置，主要包括化学激光器、窄线宽激光器、数据采集卡；

所述化学激光器与窄线宽激光器输出的激光合束，依次经过快响应探测器、射频滤波器、功率检波器后输入数据采集卡；

所述窄线宽激光器输出的窄线宽激光经过光学多通吸收池和光电探测器，光电探测器输出的信号输入数据采集卡；

所述窄线宽激光器输出的窄线宽激光还依次经过反射镜输入波长计，波长计输出的数据输入数据采集卡。

在本发明一个较佳实施例中，所述窄线宽激光器与化学激光器之间依次连接有第一分束镜、合束镜。

进一步的，所述窄线宽激光器输出的激光经过第一分束镜，反射的窄线宽激光再经过第二分束镜分束，分别进入光学多通吸收池和反射镜。

在本发明一个较佳实施例中，所述窄线宽激光器的输入端连接有激光控制器和函数信号发生器，由激光控制器控制窄线宽激光器的工作温度和电流，函数信号发生器控制窄线宽激光器的波长扫描范围。

在本发明一个较佳实施例中，所述光学多通吸收池的进气端与压力控制器连接、出气端与真空泵连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述快响应探测器输出的信号包括直流和交流信号两路信号，直流信号输出至数据采集卡，用于记录窄线宽激光器的功率变化，交流信号为差频信号，输出至射频滤波器。