CN106092337A - 一种紫外光波长测量仪器的校准装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种紫外光波长测量仪器的校准装置，包括：可见光激光器、分光器、倍频系统、可见光波长计和待校准的紫外光波长测量仪器。本发明利用倍频技术将可见光倍频至紫外波段，并利用可见光波长计实时监测输出可见光的波长值，通过比对紫外光波长测量仪器所测得的倍频系统输出光波长值与可见光波长计所监测的可见光波长值，来实现对紫外光波长测量仪器的校准。本发明所用激光器在可见光波段覆盖的光波长点多，易于获得，可针对紫外光波长测量仪器进行多波长点、大范围的波长校准，利用可见光波长计对激光器波长实时监测，不必选用激光器即可实现校准能力的提高，降低结构复杂度，填补了现阶段光波长校准在紫外波段的空白。
Description
技术领域
本发明涉及测试技术领域，特别涉及一种紫外光波长测量仪器的校准装置，还涉及一种紫外光波长测量仪器的校准方法。
背景技术
随着紫外光电子技术越来越广泛地应用于军事、生物、医学等领域，对于紫外波段光波长准确度的要求也越来越高。在光波长的量值溯源体系中，近红外与可见光波段均可溯源至原子频标来获得系列标准波长源，进而对近红外与可见光波段的光波长进行校准，但紫外波段的光波长校准技术尚不成熟。
目前国际上对于紫外波段的光波长定标，大多利用原子谱线灯来校准。但该方法存在以下缺陷：原子谱线灯的特征谱线易受灯内压强、温度的影响，导致谱线的不确定度增大；谱线能量较小无法实现量值溯源，其标准值为生产厂家给出或者科研生产默认；各厂家没有统一的生产标准，导致谱线灯产品存在不同的差异，谱线标准得不到保证。综合以上原因，原子谱线灯无法作为紫外波段的标准波长源使用。
发明内容
针对现阶段紫外光波长校准在技术上的不足，本发明提出了一种紫外光波长测量仪器的校准装置及方法，以可见光波段的激光器作为光源，利用可见光波长计实时监测输出可见光的波长值，通过比对紫外光波长测量仪器所测得的倍频系统输出光波长值与可见光波长计所监测的可见光波长值，来实现对紫外光波长测量仪器的校准。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种紫外光波长测量仪器的校准装置，包括：可见光激光器、分光器、倍频系统、可见光波长计和待校准的紫外光波长测量仪器；
可见光激光器与分光器相连，用于输出频率稳定的可见光波段激光；分光器分别与倍频系统、可见光波长计相连，将激光器输出的可见光分为两路，分别作为倍频系统和可见光波长计的输入；倍频系统将输入的可见光倍频为紫外光；可见光波长计实时监测激光器输出的可见光波长值；倍频系统的输出端与待校准的紫外光波长测量仪器相连，测得的光波长值与可见光波长计监测的波长值进行比对，完成对紫外光波长测量仪器的校准。
可选地，所述倍频系统中，可见光激光器输出首先通过两个反射镜，然后进入由倍频晶体和前后两个聚焦透镜构成的倍频光路，倍频晶体的两个通光面镀有高透射率的膜系，前后两个聚焦透镜实现光路聚焦和倍频后的准直，且前后两个聚焦透镜同样镀有高透射率的膜系，从第二个聚焦透镜出射的光通过两个反射镜后，再经过窄带滤波片和短焦距透镜耦合进入下一级处理装置。
可选地，所述倍频晶体置于黄铜卡件上自然制冷，采用的倍频晶体MO：PPLN为扇形光栅结构，可实现连续可调波长的倍频，避免了单或多通道的离散波长倍频。
本发明还提出了一种紫外光波长测量仪器的校准方法，首先由可见光激光器输出频率稳定的激光，通过可见光波长计实时检测输出可见光的波长值；倍频后得到的紫外光输入紫外光波长测量仪器，将测得的波长值与可见光波长计监测的波长值进行比对，实现对紫外光波长测量仪器的校准。
可选地，倍频过程具体包括：
可见光激光器输出首先通过两个反射镜，然后进入由倍频晶体和前后两个聚焦透镜构成的倍频光路，倍频晶体的两个通光面镀有高透射率的膜系，前后两个聚焦透镜实现光路聚焦和倍频后的准直，且前后两个聚焦透镜同样镀有高透射率的膜系，从第二个聚焦透镜出射的光通过两个反射镜后，再经过窄带滤波片和短焦距透镜耦合进入下一级处理装置。
可选地，所述倍频晶体置于黄铜卡件上自然制冷，采用的倍频晶体MO：PPLN为扇形光栅结构，可实现连续可调波长的倍频，避免了单或多通道的离散波长倍频。
本发明的有益效果是：
(1)采用倍频技术将可见光波段的激光光源倍频至紫外波段，满足紫外光波长测量仪器的多波长点、大范围校准需求；
(2)通过与可见光波长计的实时监测结果比对，不必采用稳频激光器即可实现对紫外光波长测量仪器的校准，系统结构简单、易于操作。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种紫外光波长测量仪器的校准装置的控制框图；
图2为本发明的倍频系统的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出的紫外波长测量仪器的校准装置及方法基于可见光倍频技术，首先由可见光激光器输出频率稳定的激光，通过可见光波长计实时检测输出可见光的波长值；倍频后得到的紫外光输入紫外光波长测量仪器，将测得的波长值与可见光波长计监测的波长值进行比对，即可实现对紫外光波长测量仪器的校准。
本发明通过对可见光实时监测，能实时监测到激光器波长的变化，可以更加精确的测量光波长，大大降低了结构复杂度。
如图1所示，本发明的紫外光波长测量仪器的校准装置包括：可见光激光器101、分光器102、倍频系统103、可见光波长计104和待校准的紫外光波长测量仪器105。
可见光激光器101与分光器102相连，用于输出频率稳定的可见光波段激光；分光器102分别与倍频系统103、可见光波长计104相连，将激光器输出的可见光分为两路分别作为倍频系统103和可见光波长计104的输入；倍频系统103将输入的可见光倍频为紫外光；可见光波长计104实时监测激光器101输出的可见光波长值；倍频系统103的输出端与待校准的紫外光波长测量仪器105相连，测得的光波长值与可见光波长计监测的波长值进行比对，完成对紫外光波长测量仪器的校准。
下面给出本发明的一个具体实施例，以输出780nm激光的可见光激光器为例：可见光激光器101输出的780nm激光经分光器102，一路输入可见光波长计104对光波长进行实时监测；另一路通过倍频系统103得到390nm的紫外激光输出，进入待校准的紫外光波长测量仪器105。将待校准紫外光波长测量仪器105所测得的波长值与可见光波长计104监测的波长值进行比对，根据倍频原理两者应满足严格的倍数关系，由此完成对紫外光波长测量仪器的校准。
图2为本发明校准装置中的倍频系统结构示意图，可见光激光器输出首先通过两个反射镜，然后进入由倍频晶体和前后两个聚焦透镜F1、F2构成的倍频光路，倍频晶体置于黄铜卡件上自然制冷，采用的倍频晶体MO：PPLN为扇形光栅结构，可实现连续可调波长的倍频，避免了单或多通道的离散波长倍频。倍频晶体的两个通光面镀有高透射率的膜系，前后两个聚焦透镜F1、F2实现光路聚焦和倍频后的准直功能，两个聚焦透镜F1、F2同样镀有高透射率的膜系，从第二个聚焦透镜F2出射的光通过两个反射镜M1、M2，再经过窄带滤波片和短焦距透镜耦合进入下一级处理装置，即紫外光波长测量仪器105。
本发明利用倍频技术将频率稳定的可见光倍频至紫外波段，并利用可见光波长计实时监测输出可见光的波长值，通过比对紫外光波长测量仪器所测得的倍频系统输出光波长值与可见光波长计所监测的可见光波长值，来实现对紫外光波长测量仪器的校准。本发明所用激光器在可见光波段覆盖的光波长点多，易于获得，可针对紫外光波长测量仪器进行多波长点、大范围的波长校准，填补了现阶段光波长校准在紫外波段的空白。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种紫外光波长测量仪器的校准装置，其特征在于，包括：可见光激光器、分光器、倍频系统、可见光波长计和待校准的紫外光波长测量仪器；
可见光激光器与分光器相连，用于输出频率稳定的可见光波段激光；分光器分别与倍频系统、可见光波长计相连，将激光器输出的可见光分为两路，分别作为倍频系统和可见光波长计的输入；倍频系统将输入的可见光倍频为紫外光；可见光波长计实时监测激光器输出的可见光波长值；倍频系统的输出端与待校准的紫外光波长测量仪器相连，测得的光波长值与可见光波长计监测的波长值进行比对，完成对紫外光波长测量仪器的校准。
2.如权利要求1所述的一种紫外光波长测量仪器的校准装置，其特征在于，所述倍频系统中，可见光激光器输出首先通过两个反射镜，然后进入由倍频晶体和前后两个聚焦透镜构成的倍频光路，倍频晶体的两个通光面镀有高透射率的膜系，前后两个聚焦透镜实现光路聚焦和倍频后的准直，且前后两个聚焦透镜同样镀有高透射率的膜系，从第二个聚焦透镜出射的光通过两个反射镜后，再经过窄带滤波片和短焦距透镜耦合进入下一级处理装置。
3.如权利要求2所述的一种紫外光波长测量仪器的校准装置，其特征在于，所述倍频晶体置于黄铜卡件上自然制冷。
4.一种紫外光波长测量仪器的校准方法，其特征在于，首先由可见光激光器输出频率稳定的激光，通过可见光波长计实时检测输出可见光的波长值；倍频后得到的紫外光输入紫外光波长测量仪器，将测得的波长值与可见光波长计监测的波长值进行比对，实现对紫外光波长测量仪器的校准。
5.如权利要求4所述的一种紫外光波长测量仪器的校准方法，其特征在于，倍频过程具体包括：
可见光激光器输出首先通过两个反射镜，然后进入由倍频晶体和前后两个聚焦透镜构成的倍频光路，倍频晶体的两个通光面镀有高透射率的膜系，前后两个聚焦透镜实现光路聚焦和倍频后的准直，且前后两个聚焦透镜同样镀有高透射率的膜系，从第二个聚焦透镜出射的光通过两个反射镜后，再经过窄带滤波片和短焦距透镜耦合进入下一级处理装置。
6.如权利要求5所述的一种紫外光波长测量仪器的校准方法，其特征在于，所述倍频晶体置于黄铜卡件上自然制冷。
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