[发明专利]一种压电调谐F-P滤波器的高精度装调系统、装调及调谐方法

说明书

本发明提供一种压电调谐F‑P滤波器的高精度装调系统、装调及调谐方法，通过二维精密测角模块测量F‑P滤波器内动腔镜和定腔镜相对反射镜面之间的二维倾角，测量结果可以溯源到激光波长，测量精度极高；通过六维精密调整模块根据二维精密测角模块所测量的F‑P滤波器内动腔镜和定腔镜相对反射镜面之间的二维倾角带动F‑P腔内动腔镜，实现F‑P腔内两反射镜面之间的平行度和初始腔长的精确调整，其中：平行度调节精度可以达到量级，腔长调节精度可以达到nm量级。本发明所提供的压电调谐F‑P滤波器的高精度装调系统结构简单，具备较高的自动化装调能力，可以大大降低压电调谐F‑P滤波器的装调难度，并大大提高装调效率。

技术领域

本发明涉及可调谐F-P滤波器，尤其涉及一种压电调谐F-P滤波器的高精度装调系统、装调及调谐方法。

背景技术

法布里-珀罗（Fabry-Perot，F-P）滤波器主要由两块相对的内表面均镀有高反射率膜层的平板组成，是利用多光束干涉原理进行光学滤波的元件，在超精细光谱结构分析、激光谐振腔以及光通信领域具有广泛应用。

可调谐F-P滤波器利用F-P腔的透射波长可随其腔长变化的特点实现光学的调谐滤波。调谐过程中两块平板应保持严格平行，以产生多光束干涉。因此一般采用放置在两个平板之间、呈三角形分布的3个运动部件实现两块平板严格平行的腔长调谐。为保证F-P滤波器具备较宽的光学滤波范围和纳米量级的滤波能力，F-P腔的腔长要小至尺度甚至更小，且腔内反射镜面间要维持微弧度量级的平行度，此时一般选择压电致动器作为运动部件进行调谐滤波，其位移精度可以达到纳米量级，但是最大输出位移仅为数微米。若初始装调时两块平板不能保证严格平行，实际调谐量将超出压电致动器的最大输出位移，导致压电致动器失去有效的调节能力，不能实现光学调谐滤波。

如何保证压电调谐F-P滤波器的高精度装调，实现纳米量级的腔长调节和微弧度量级的腔镜间平行度调节是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于，针对现有技术中压电调谐F-P滤波器的高精度装调问题，提供一种压电调谐F-P滤波器的高精度装调系统。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种压电调谐F-P滤波器的高精度装调系统，其特征在于：所述压电调谐F-P滤波器的高精度装调系统包括六维精密调整模块和二维精密测角模块，所述二维精密测角模块用于测量压电调谐F-P滤波器内动腔镜下表面相对于定腔镜上表面的二维倾角以实现微弧度量级的高精度测角，所述六维精密调整模块根据二维精密测角模块的测量结果对压电调谐F-P滤波器内动腔镜进行纳米量级和微弧度量级的高精度装调。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的优选技术方案：所述六维精密调整模块包括高精度六自由度平台和调整夹持工装，所述调整夹持工装夹持在压电调谐F-P滤波器内动腔镜上，所述高精度六自由度平台用于控制调整夹持工装以带动动腔镜进行纳米量级和微弧度量级的高精度装调。

作为本发明的优选技术方案：所述二维精密测角模块包括超稳激光器、偏振分光镜、1/4波片和面阵探测器，所述超稳激光器发射的偏振光经偏振光分光镜和1/4波片，然后被动腔镜的上、下表面和定腔镜的上、下表面分别反射，其中由动腔镜的下表面和定腔镜的上表面所反射的偏振光之间发生干涉，再次经过1/4波片时，两束反射光的偏振态发生改变，然后均由偏振分光镜反射到面阵探测器，由面阵探测器探测两束发射光的干涉信号。

作为本发明的优选技术方案：所述压电调谐F-P滤波器内动腔镜的上表面以及定腔镜的下表面均为楔形面以避免由动腔镜上表面、定腔镜下表面的发射光对激光干涉测量造成干扰。

作为本发明的优选技术方案：所述压电调谐F-P滤波器包括定腔镜、与定腔镜相对上下位移的动腔镜以及位于定腔镜和动腔镜之间的三个压电致动器，所述压电致动器分布在由定腔镜和动腔镜所形成的F-P腔的边缘。