CN101023567A

CN101023567A - 来自模式选择调谐器的光学反馈

Info

Publication number: CN101023567A
Application number: CNA2005800315284A
Authority: CN
Inventors: T·J·邓恩; N·O·法米加; A·W·库拉维克; J·C·马龙
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2025-09-20
Also published as: EP1794852B1; EP1794852A4; KR101177592B1; WO2006036717A2; KR20070062572A; WO2006036717A3; US20060062260A1; JP2008513804A; EP1794852A2; JP5265918B2; CN101023567B; US7259860B2

Abstract

一种与离散光束频率可调谐激光器相关使用的模式监控系统提供可用于调节该激光器或与使用激光器相关联的其它处理的光学反馈。例如，频移干涉仪的频率可调谐源的输出可监控来支持更加精确的干涉数据的获取或处理。用于进行由测量光束不同部分传输通过的光程长度差的所需测量的第一干涉仪可联系于用于进行测量光束自身测量的第二干涉仪。附加干涉数据可根据本发明解释以提供光束频率和强度的测量。

Description

来自模式选择调谐器的光学反馈

技术领域

本发明涉及光学反馈系统，包括用于获取用于调节相关光源输出的信息或者用于处理相关于测量光束特征的干涉数据的光束监视器。例如，测量光束的频率和强度信息可从对与其它干涉数据相比很明显的相位变化的测量而获得。使用频移干涉仪的可调谐源，对于使用频率和强度信息存在特定实用性。

背景技术

尤其是频移干涉仪的干涉仪基于有关用于解释干涉信息的测量光束频率的假设。例如，干涉图案通常通过将强度信息转换成测量光束干涉部分之间的以2π相位为模的偏移而一个像素一个像素地解释。然后将相位的角度测量转换成作为测量光束波长的分数部分的距离的测量。

频移干涉仪通过在不同的测量光束频率处产生的连续干涉图案，将干涉图案的光强信息转换成距离的测量。像素强度数据根据测量光束频率的变化以对应于测量光束干涉部分之间的距离偏移的不同速率波动。计算通常假设连续干涉图案通过相等间隔的测量光束频率产生，且测量准确度取决于该假设的正确性。测量准确度也取决于不同测量光束总光强不变的假设。

发明内容

本发明在一个或多个其较佳实施方式中监控干涉仪的测量光束以支持对精确干涉数据的获取或处理。除了用于对由测量光束不同部分经过的光程长度差进行所需测量的第一干涉仪外，根据本发明可使用第二干涉仪对测量光束自身进行测量。额外的干涉数据可根据本发明解释以提供光束频率和强度的量度，这可用来支持获取或处理第一干涉仪的干涉数据。

第一干涉仪可以是其中将测量光束频率逐次变化的干涉效果解释为距离量度的频移干涉仪，且第二干涉仪可以是其中将距离逐次变化的干涉效果解释为光束频率量度的位移干涉仪。本发明的特殊的益处是使用具有可在一组测量光束频率中调谐的相干光源的频移干涉仪。例如，同日提交的题为“模式选择频率调谐系统(MODE-SELECTIVE FREQUENCYTUNING SYSTEM)”共同授让美国申请公开了可在对应于激射腔共振模式中选择的一组测量光束频率中可调谐的激光源。位移干涉仪可配置有测量腔或用于在时间上隔开测量光束的不同部分的其它结构。测量腔可具有与相干光源激射腔的限定关系用于监控测量光束频率组。

例如，光束频率可根据本发明使用共光路(例如菲佐(Fizeau))干涉仪测量。该干涉仪的测量腔具有分隔开测量光束相干长度内的距离的两个部分反射参考表面。一个参考表面以规则方式与另一表面分开(例如相对另一表面稍微倾斜)以产生用于实现位移功能的一个或多个条纹。基于来自两个参考表面交叠反射的干涉条纹图案在探测器上成像，诸如在传感器阵列上成像。腔的参考表面较佳地为平面，从而在平面之间相对倾斜的条件下(即稍微偏离平行)，干涉图案呈现为平行条纹图案，且探测器阵列取向在条纹变化方向以监控条纹位置的改变。

测量腔可匹配于激射腔使由测量腔产生的条纹的相位偏移对处于预定的激射腔频率模式的测量光束保持恒定。测量光束从其预定频率模式的任何偏离显然可作为可被转换成光束频率改变的量度的相位移动。对应于其自由光谱范围的测量腔的大小可与激射腔模式之间同样对应于其自由光谱范围的频率间隔设定，来解决测量模糊度(measureing ambiguity)或实现所需的测量准确度。

作为激光器模式监控系统的本发明一实施方式包括具有定义得到放大的一组额定光束频率模式的第一光程长度的激光器激射腔。调谐器增量改变额定光束频率模式内的激光器输出。光学连接于激射腔的测量腔具有额定上分隔开第二光程长度的参考表面，该第二光程长度定义相关于额定光束频率模式之间预定频率间隔的自由光谱范围。探测器接收来自测量腔的干涉图案形式的输出用于检测从激光器输出的光束频率之间的相位偏移变化。

较佳地，激射腔的第一光程长度和测量腔的第二光程长度通过整数倍相关联。处理器可配置来接收来自用于测量一个或多个光束频率模式之间的光束频移的调谐器和探测器两者的信息。根据来自调谐器的信息来确定近似光束频移(即方向和近似幅度)，测量腔的自由光谱范围可设置为额定光束频率模式之间等分的频率间隔以优化频率测量的准确度。或者，测量腔或者较佳地第二测量腔可配置有更大的自由光谱范围以解决频移的方向或近似幅度的任何模糊度(ambiguity)。

作为具有光学反馈的干涉仪的测量系统的本发明另一实施方式包括频移干涉仪和位移干涉仪。频移干涉仪通过收集处于多个测量光束频率的点的每一个的干涉数据来测量测试表面和参考表面上相应点之间的高度变化。位移干涉仪通过收集处于两个参考表面上多个对应点的频率的每一个的干涉数据来测量多个测量光束频率之间的频率变化。处理器将各个频率的干涉数据转换成光束频率变化的量度并将光束频率变化的量度并入用于将各个点的干涉数据转换成测试表面和参考表面的相应点之间的高度变化的量度的过程。

此外，处理器可配置用来将各个频率的同一干涉数据转换成光束强度变化的量度并用来将光束强度变化的量度并入用来将各个点的干涉数据转换成测试表面和参考表面的相应点之间高度变化的量度的过程。例如，光束强度变化的量度可用来归一化不同测量光束频率之间的像素强度数据。

作为模式选择调谐器的光束监控系统的本发明再一实施方式包括用于将从模式选择调谐器输出的处于不同频率模式的多个测量光束的每一个的一部分转向的分束器。用于产生各个不同频率模式的干涉图案的位移干涉仪包括一对参考表面，该参考表面建立(a)经转向的测量光束部分的干涉部分之间的额定光程长度差以及(b)几乎跨越干涉图案至少一个条纹的两个参考表面上相应点之间的额定光程长度差的变化。探测器对两个参考表面上的相应点处的干涉图案进行采样，且处理器将干涉图案中的变化转换成光束频率变化的量度。

探测器较佳地包括可取向在干涉图案内条纹变化方向的传感器阵列。传感器分开一个条纹的分数部分用来收集可被转换成不同测量光束的相位偏移量度的强度信息。例如，处理器较佳地使用用于将来自传感器的强度信息转换成相位偏移量度的常规相移算法。传感器阵列较佳地可旋转，来调节探测器之间的条纹间距以有助于将强度信息转换成相位偏移量度。

处理器可收集除了来自探测器的信息外的来自模式选择调谐器的信息以提供不同频率模式之间光束频移的明确量度。处理器也可配置来向模式选择调谐器提供反馈用来调节模式选择调谐器的频率输出。

附图说明

图1是将用于测量距离的频移干涉仪与用于测量光束频率的位移干涉仪组合的干涉仪测量系统的视图。

图2是由位移干涉仪的测量腔产生的干涉图案以及用于在一条纹的等份划分处对强度采样的传感器线性阵列的示图。

图3是示出位移干涉仪可选腔配置的示图。

具体实施方式

具有光学反馈的干涉仪测量系统10作为两个干涉仪12和14的组合在图1中示出。干涉仪12是通过收集多个测量光束频率处点的每一个的干涉数据来测量参考和测试表面16和18上相应点之间高度变化的频移干涉仪。干涉仪14是通过收集两个参考表面20和22上多个相应点处频率的每一个的干涉数据来测量多个测量光束频率之间频率变化的位移干涉仪。

干涉仪12和14的较佳相干光源是包括激射腔26和反馈腔28的模式选择频率可调谐激光器24。激射腔26具有定义得到放大的一组额定光束频率模式的第一光程长度D1。激射腔26的自由光谱范围(FSR)对应于额定光束频率模式之间的频率间隔Δv₁，如下表达式给出：

Δ v_{1} = \frac{c}{2 D_{1}}

其中c是光速。

示作角度可调节的衍射光栅30的频率调节器形成反馈腔28的一端并可围绕枢轴32在角度θ的范围内调节用于在来自频率可调谐激光器24的输出的额定光束频率模式中选择。角度可调节衍射光栅30将第一阶衍射光回射到激射腔26用于影响受到最小损耗的激射频率。作为衍射光栅30的倾角θ的函数的不同频率被返回激射腔26。为了简化频移干涉仪12数据处理操作的目的，衍射光栅30可在用于在由激射腔26支持的额定光束频率模式中选择来将频率可调谐激光器24的频率输出改变一个或多个模式间隔Δv₁增量的位置之间转动。来自衍射光栅30的零阶反射将测量光束34反射在与频率可调谐激光器24的输出不同的方向。折叠镜(未示出)可与衍射光栅30一起转动以保持测量光束的单个输出方向。该折叠镜在题目为“具有可调节外部腔的可调谐激光器系统(TUNABLE LASER SYSTEM HAVINGAN ADJUSTABLE EXTERNAL CAVITY)”的美国专利No.6,690,690中示出，该专利通过引用结合于此。

这种频率可调谐激光器的附加细节在同日提交的题目为“模式选择频率调谐系统(MODE-SELECTIVE FREQUENCYTUNING SYSTEM)”的共同授让美国申请中给出，该申请通过引用结合于此。也可根据本发明使用其它频率可调谐激光器，包括可配置来输出多个离散光束频率的连续可调谐激光器。

分束器36将从模式选择频率可调谐激光器24发射的测量光束34分成传输通过频移干涉仪12的主测量光束38和传输通过位移干涉仪14的次测量光束40。大部分光较佳地作为主测量光束38透射通过分束器36到达频移干涉仪12，且小部分光较佳地作为次测量光束40从分束器36反射到达位移干涉仪14。倾斜玻璃板或其它部分反射器可用于此目的。分束器22的反射和透射功能可在提供测量光束34的类似划分时颠倒。

而且，来自测量光束34的光可诸如通过收集邻近测试表面18的干涉仪12的视场内的光来从频移干涉仪12内提取。该光较佳地从其中来自参考表面和测试表面16和18的反射之间形成干涉的共用区域外的测量光束34横截部分提取。实际上，光可在频移干涉仪12内从未参与测试表面18的实际测量的测量光束34的任何横截面提取。

频移干涉仪12具有共光路干涉仪(例如菲佐(Fizeau)干涉仪)的形式用来将主测量光束38沿共用路径传输到在物镜44上形成的参考表面16。主测量光束38的一部分从参考表面16反射作为参考光束，且主测量光束38的另一部分透射通过参考表面16并从测试表面18反射作为测试光束。允许主测量光束38透过到参考和测试表面16和18的另一分束器46将参考和测试光束导向记录作为测试表面18的图像的参考和测试光束之间干涉图案的相机48。对于从频率可调谐激光器24发射的多个测量光束频率的每一个记录各个干涉图案。

位移干涉仪14也具有共光路干涉仪的形式用来沿共用光路将次测量光束40传输到由额定上分开第二光程长度D₂的两个参考表面20和22限定的测量腔52。参考表面20和22都至少部分反射以用来返回次测量光束40的不同部分。然而，参考表面20部分透光以允许光进入腔52并发射来自腔52的光。参考表面20反射次测量光束40的一部分作为第一参考光束。参考表面22反射次测量光束40的另一部分作为第二参考光束。两个参考光束在时间上偏移第二光程长度D₂的约两倍并彼此干涉形成两个干涉表面20和22之间的比较。

允许将次测量光束40透射到两个参考表面20和22的分束器50将从腔52返回的干涉参考光束导向穿过成像光学元件54到达探测器60。参考表面20和22较佳地为平面或者否则形式类似，除了参考表面22相对参考表面20倾斜以产生直平行条纹的条纹图案。然而，与频移干涉仪12不同，位移干涉仪14的成像干涉图案不旨在测量表面之间的差异而是旨在测量测量光束34的特征变化。

探测器60较佳地采用传感器线性阵列形式。例如，探测器60的四个紧密绑定光纤62、64、66和68收集干涉图案内预定间距处的采样数据点的光。图2示出这种具有两个条纹宽度的干涉图案70。较佳地，参考表面20和22彼此相对倾斜成光纤62、64、66和68的线性阵列跨越约一个条纹间距。此外，光纤62、64、66和68的线性阵列可通过角度α进行角度调节，从而四个光纤以单个相长或相消干涉周期的等分π/2弧度(90度)间距(即单个条纹间距的相等分区)分开。

条纹图案70经历的频率变化(即条纹间距的变化)对测量光束频率的变化相应较慢，但是条纹图案经历的相位变化(即条纹图案内条纹位置的变化)快得多。模拟两个参考表面20和22之间差异(即它们的相对倾斜)的条纹图案70从图案70的一端到另一端经历了作为距离(即参考表面20和22之间的间距)的规则改变的函数的相位的规则改变。可立即将来自图案70中任何一个数据点的强度数据作为图案70中其它规则间隔的数据点的参考，用于确定图案中数据点的相对相位。相位确定可通过对单个条纹的四个等间距分区采样而得到简化。实际上这是从等同于一个条纹间距地规则改变距离的常规相位移动过程获得的相同信息。

次测量光束40频率的变化导致的干涉相位变化可通过比较由不同光束频率形成的干涉图案内的强度变化来测量。给定干涉图案中数据点的相位可通过根据常规相移算法对在一整个干涉循环(即一个条纹间距)中平均分布的数据点强度求值来测量。

假设光在干涉条纹图案的采样长度上平均分布，干涉图案上所选点的相位φ可根据以下方程确定：

φ = \tan^{- 1} (\frac{I_{2} - I_{4}}{I_{1} - I_{3}})

其中I₁、I₂、I₃和I₄为间隔开0、π/2、π和3π/2弧度相位、作为一个条纹间距的四等分的数据点强度。四个强度通过探测器60的π/2相位间距的光纤62、64、66和68收集。传感器的线性阵列或传感器的其它组合也可用来收集干涉条纹图案内不同位置处的强度数据。不同干涉图案中共用数据点的相位φ作为相位偏移是可比较的。相位偏移比较较佳地在分开额定光程长度D₂的参考表面20和22的数据点之间进行。该相位偏移也可由包括不规则间隔的采样数据的采样数据点的其它配置使用少至三个数据点确定，但是计算更复杂。用于将干涉数据转换成相位偏移的量度的其它算法在J.E.Greivenkamp发表在1984年7月/8月“光学工程(OpticalEnginerring)”23(4)卷350-352页上的题为“外差干涉测量的一般数据减少(Generalized Data Reduction for Heterodyne Interferometry)”，该文献通过引用结合于此。

腔52具有如下基于分隔参考表面20和22的额定光程长度D₂的自由光谱范围Δv₂：

Δ v_{2} = \frac{c}{2 D_{2}}

测量光束频率改变激射腔26的模式之间频率间隔(FSR)Δv₁可预期导致由测量腔50产生的干涉图案60的相位偏移Δφ的如下变化：

Δφ = \mod ulo 2 π (\frac{4 π D_{2} Δ v_{1}}{c})

其中因为来自强度局域变化的相位量度仅在等于2π的角度间隔内是确定的，所以相位偏移Δφ的变化被认为是模2π的函数。

通过替代，注意到相位偏移Δφ的期望变化也可如下地重新写为激射腔26和测量腔52的自由光谱范围的比值：

Δφ = \mod ulo 2 π (\frac{2 πΔ v_{1}}{Δ v_{2}})

因此，如果自由光谱范围Δv₁和Δv₂彼此相等或者彼此为整数倍，则对于Δv₁或Δv₁的整数倍的预定测量光束频移，相位偏移的期望变化Δφ等于零。例如，如果激射腔26的自由光谱范围(即频率间隔)Δv₁是测量腔52的自由光谱范围Δv₂的整数倍，则每个Δv₁的频移增加可预期不导致测量腔50内的相位的变化。类似地，如果Δv₂是Δv₁的整数倍，则Δv₁的各个整数倍可预期造成零相位变化。

实际上，包括激光器输入、环境条件和制造公差的许多变量能影响在激射腔26中相关于各个模式放大的光束频率。即使调谐可用于在激射腔26的不同频率模式之间选择，从可调谐激光源24输出的特定频率可在受限范围内变化。较佳地，测量腔52的自由光谱范围Δv₂至少与输出光束频率可预期在相关于各个模式的额定频率改变的受限范围相等或比其更大。

偏离激射腔模式之间预定频率间隔Δv₁的整数倍的光束频移关联于测量腔52内相位Δφ的非零变化。相位Δφ的非零变化可转换成光束频率误差v_E的量度，作为从光束频率预期移动的偏离出现如下：

v_{E} = \frac{cΔφ}{4 π D_{2}}

或者经过替换：

v_{E} = \frac{Δ v_{2} Δφ}{2 π}

因此，通过已知参考表面20与22之间的额定距离D₂或测量腔52的自由光谱范围Δv₂，经检测的相位变化Δφ可被转换成从测量光束频率的偏离间隔Δv₁的预期偏移的光束频率偏离v_E的量度。观察后一个方程，同样显然自由光谱范围Δv₂必须比光束频率偏离v_E更大以确定地测量作为小于2π的相位变化的光束频率偏离v_E。

因此，较佳地为激射腔24的间距D₁的整数倍的测量腔52间距D₂应当满足以下用于对光束频率偏离v_E进行确定测量的不等式条件：

D_{2} < \frac{c}{2 v_{E}}

较佳地，间距D₂在以上不确定限制内尽可能地大，从而检测到相位变化Δφ提供光束频率变化最精细的量度。然而，受衍射光栅30的倾斜变化影响的实际频移的确定需要除了光束频率偏离v_E外已知光束频率变化的方向、变化进行的模式数目和模式之间额定频率间隔Δv₁。频率可调谐激光器24的校准与衍射光栅30倾斜的监控或其它频率调节器一起可用来提供这种信息。例如，从光栅控制器74到处理器76的反馈或者处理器76到光栅控制器74的指令可解释用来确定预定频移的方向以及预定移动的模式数目。

或者，具有更大自由光谱范围的较小腔52或更佳地如图3所示通过分束器78和80耦合于第一测量腔的第二测量腔82可用来测量测量光束频率移动的方向和模式数量。分隔参考表面84和86的额定光程长度差D₃较佳地如下选择成确定地测量对应于至少两个将各个频率模式从其最近邻隔开的频率间隔的频率范围：

D_{3} < \frac{c}{4 Δ v_{1}}

或者经过替代：

D_{3} < \frac{D_{1}}{2}

除了测量频率，同一干涉测量信息可用于测量次测量光束40的总的光强变化。通常，假设不同频率输出之间相同的强度变化在光束横截方向上是显然的。强度信息可通过测量条纹的幅度从条纹图案70提取。测量光束中相同横截位置内的条纹的幅度可用作不同测量频率的次测量光束40之间的光强变化的量度。

从次测量光束40收集的频率和强度信息可传送给处理器76用来影响频移干涉仪12的操作。例如，频率和强度信息可用作驱动器74的反馈信号用来调节衍射光栅30的角度取向。或者，频率或强度信息可用来更好地解释由相机48收集的干涉结果。

计算机处理通过在一组等间隔(例如Δv₁或Δv₁的整数倍)测量光束频率上步调测量光束34而得以简化。然而，如果已知从规则性的偏离(例如v_E)，则可在不规则步调的光束频率处获得可比较结果。总的光束强度变化的量度可用来归一化在不同光束频率处收集的强度数据。频移干涉仪中不规则步调光束频率的计算机处理示例在同日提交的题为“频移干涉仪的相位分辨测量(PHASE-RESOLVEDMEASURMENT FOR FREQUENCY-SHIFTING INTERFEROMETRY)”的共同授让美国申请中详细公开，该申请通过引用结合于此。

虽然因为是较佳的，上述干涉仪12和14均为共光程干涉仪，但是也可使用包括迈克耳孙(Michelson)干涉仪或马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪的其它干涉仪。在回射条件下操作的较佳测量腔52也可操作用来进一步透射干涉参考光束。本发明也尤其适于与其中可通过各种方法实现调谐的可增量调谐激光器一同使用。根据本发明的示教这些和其它变化对本领域技术人员是显而易见的。

Claims

1.一种用于激光器的模式监控系统，包括：

所述激光器的激射腔，它具有定义得到放大的一系列额定光束频率模式的第一光程长度；

调谐器，用于在所述额定光束频率模式之间增量改变所述激光器的输出；

测量腔，它光学连接于所述激射腔并具有额定地分开第二光程长度的参考表面，所述第二光程长度定义与所述额定光束频率模式之间的预期频率间隔相关的自由光谱范围；以及

探测器，它接收干涉图案形式的来自所述测量腔的输出，用于检测从所述激光器输出的所述光束频率之间的相位偏移变化。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激射腔的所述第一光程长度和所述测量腔的所述第二光程长度按整数倍相关。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括接收来自所述调谐器和所述探测器的信息用于测量一个或多个频率模式之间频移的处理器。

4.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述额定光束频率模式之间的所述频率间隔是所述自由光谱范围的倍数。

5.如权利要求3所述的系统，其特征在于，测量光束频率的移动对应于所述自由光谱范围的倍数，且对来自所述调谐器的信息进行处理以确定所述自由光谱范围的相应整数倍数且来自所述探测器的信息用来确定所述测量光束频率移动的所述自由光谱范围的剩余分数部分。

6.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述自由光谱范围是所述额定频率模式之间的所述频率间隔的倍数，用来确定一个或多个所述光束频率模式之间频率移动的方向。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量腔的所述参考表面相对倾斜，用来产生横跨等于额定测量光束波长几乎至少一半的距离变化范围的条纹图案。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述探测器包括为对所述参考表面之间等于额定测量光束波长几乎至少一半的距离变化范围进行采样而定向的传感器阵列。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括用于将从所述传感器阵列采集的数据转换成从所述激光器输出的各个光束频率的相位偏移的量度的处理器。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述处理器被配置成在从所述激光器输出的所述光束频率的相位偏移之间进行比较，用来测量从所述激光器输出的所述光束频率相对于所述额定频率模式之间的所述预期频率间隔的偏离。

11.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述处理器还用于将从所述传感器阵列采集的数据转换成从所述激光器输出的所述各个光束频率的总光强的量度。

12.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测量腔是具有定义不同自由光谱范围的分隔在不同光程长度的参考表面的多个测量腔中的第一个。

13.如权利要求12所述的系统，所述第一测量腔具有第一自由光谱范围且所述测量腔中的第二个具有用于在更大范围上测量光束频率变化的第二自由光谱范围。

14.一种具有光学反馈的干涉测量系统，包括：

频移干涉仪，它通过收集多个测量光束频率处的点的每一个的干涉数据来测量测试表面和参考表面上相应点之间的高度变化；

位移干涉仪，它通过收集两个参考表面上多个对应点处的频率的每一个的干涉数据来测量所述多个测量光束频率之间的频率变化；

处理器，它将每一所述频率的所述干涉数据转换成所述光束频率变化的量度并将所述光束频率变化的量度并入用于将每一所述点的所述干涉数据转换成所述测试表面和参考表面的所述相应点之间的所述高度变化的量度的过程中。

15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述频移干涉仪包括具有激射腔的可调谐激光源，所述激射腔具有对应于额定光束频率模式之间的频率间隔的自由光谱范围。

16.如权利要求15所述的系统，其特征在于，所述位移干涉仪包括具有相关于所述激射腔的所述自由光谱范围的自由光谱范围的测量腔用于测量所述频移干涉仪的所述光束频率变化。

17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述激射腔和所述测量腔的所述自由光谱范围按整数倍关联。

18.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述测量腔在所述参考表面之间形成，且所述两个参考表面通过所述多个相应点彼此相对倾斜。

19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述多个相应点彼此相关地在几乎等于由所述位移干涉仪为每一所述测量光束频率形成的干涉图案的至少一个条纹的高度变化范围内变化。

20.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述处理器也将每一所述频率的干涉数据转换成光束强度变化的量度并将所述光束强度变化的所述量度并入用于将每一所述点的所述干涉数据转换成所述测试表面和参考表面的所述相应点之间的所述高度变化的量度的过程中。

21.如权利要求14所述的系统，其特征在于，还包括将所述频移干涉仪的测量光束分成形成所述频移干涉仪的所述测试表面和参考表面之间的干涉图案的主光束和形成所述位移干涉仪的所述参考表面之间干涉图案的次光束的分束器。

22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述主光束和次光束包括所述测量光束实质上共同的横截面。

23.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述主光束和次光束包括所述测量光束实质上不同的横截面。

24.一种用于模式选择调谐器的光束监控系统，包括：

分束器，用于使从所述模式选择调谐器以不同频率模式输出的多个测量光束的每一个的一部分转向；

位移干涉仪，用于产生所述不同频率模式的每一个下的干涉图案并具有一对参考表面，它们建立(a)所述被转向的测量光束部分的干涉部分之间的额定光程长度差，以及(b)几乎跨越所述干涉图案的至少一个条纹的所述两个参考表面上的相应点之间所述额定光程长度差的变化；

探测器，它对所述两个参考表面上的所述相应点处的所述干涉图案进行采样；以及

处理器，它将所述干涉图案中的变化转换成光束频率变化的量度。

25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述探测器包括可被定向在所述干涉图案内的条纹变化方向的传感器阵列。

26.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述传感器隔开条纹的分数部分的距离，用于采集可被转换成所述不同测量光束的相位偏移的量度的强度信息。

27.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述处理器使用传统相移算法将来自所述传感器的所述强度信息转换成所述相位偏移的量度。

28.如权利要求26所述的系统，其特征在于，所述传感器阵列可被旋转，用来调节所述探测器之间的条纹间距。

29.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述处理器采集除了来自所述探测器的信息外的来自所述模式选择调谐器的信息以提供所述不同频率模式之间的光束频移的确定量度。

30.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述处理器向所述模式选择调谐器提供反馈，用于调节所述模式选择调谐器的频率输出。