CN111024246B - 基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法及装置 - Google Patents
基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111024246B CN111024246B CN201911356372.7A CN201911356372A CN111024246B CN 111024246 B CN111024246 B CN 111024246B CN 201911356372 A CN201911356372 A CN 201911356372A CN 111024246 B CN111024246 B CN 111024246B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fabry
- temperature
- wavelength
- perot etalon
- lambda
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 138
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 60
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 33
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 14
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 12
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 10
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000005350 fused silica glass Substances 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 13
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 abstract description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
- G01J9/0246—Measuring optical wavelength
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J9/00—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength
- G01J9/02—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods
- G01J2009/0257—Measuring optical phase difference; Determining degree of coherence; Measuring optical wavelength by interferometric methods multiple, e.g. Fabry Perot interferometer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
本发明涉及激光器波长检测领域,具体涉及一种基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法及装置。该方法及装置将可调谐激光器发射出的激光分离出一部分;对该一部分激光进行绝对校准,计算出校准波长的λ0、T0;获取法珀标准具的波长λ和外壳温度T,并根据λ0、T0、λ、T对测试的波长进行校正,得到校正波长λcorr,该方法及装置采用法珀温漂反馈的机制,补偿了测试波长由于法珀标准具温度变化带来的漂移,提高了波长测量精度及稳定性;采用空心阴极灯校准的方式,保证了激光波长的绝对精度,提高了波长测量的稳定性及精度。本发明解决了法珀标准具温度探测误差与温度随时间变化的幅值相当的问题,提高了激光器中心波长的精度和稳定度。
Description
技术领域
本发明涉及激光器波长检测领域,尤其涉及一种基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法及装置。
背景技术
在波长全量程校准中,一般为采用法珀标准具精确测量波长,实时计算出测量值与波长计测得的标准值之间的偏差,形成一个闭环反馈机制,进而控制激光辐射的波长值的误差处于测量值精度范围内。然而,由于受到激光辐射、环境温度、压强的影响法珀标准具会发生温度变化,法珀标准具内气体的密度也会因为温度的变化发生改变进而导致折射率的改变,影响法珀干涉条纹的分布,最终导致测量的波长值发生漂移。
为解决法珀温漂问题,美国公开专利US5025445A中将标准具放置在抽真空的装置中或者充满惰性气体,比如氮气,以此来排除环境温度和压强变化带来的影响,并提出在真空装配标准具以此来保持法珀两反射面间气体在自由空间的折射率为定值。但是,一个好的真空是很难保持的。气体会在几天或者几周内泄漏到法珀标准具的腔内,引起折射率的变化,带来波长测量的偏差;同时该公开专利也提出了在充满氮气的环境中装配标准具,这就排除了关于获得和保持相对较强的真空环境的问题,但是标准具外壳在受热膨胀后,氮气的体积会发生变化,氮气的密度也就发生了改变,进而影响到标准具内气体折射率的大小和标准具稳定性。
欧洲专利EP0801829B1中指出,将标准具或者整个波长计放入烤箱一样的装置中,提高标准具的温度到一个预先确定稳定的值,并被合适的控制器保持在一个稳定的状态而不受周围温度的影响,这将大幅提高标准具测量波长的稳定性。然而,若采用这种方式,从激光器冷启动到一个满足波长测量精度和稳定性的状态需要花费大量的时间。如果不是在烤箱一类的装置中,在激光冷启动时,为了使系统重新达到稳定的状态,使系统温度达到恒定值,许多现在的温度控制器需要加热到一个大于规定值的温度,这对操作的温度及温度的周期变化有不利影响,同时影响波长测量稳定性及精度。
欧洲专利EP0801829B1提出采用了一种温度补偿系统,这种系统使波长计处于充满氮气的环境中,通过采集法珀标准具的温度及温度变化率来对波长计的输出进行校正。采用这种方式,使系统在达到稳定状态之前提高了波长测量的稳定性及精度。但是,温度传感器的稳定性和读数的可重复性比绝对温度的探测更重要,法珀标准具的温度随时间变化相对较小,对标准具的探测精度及稳定性的影响与绝对温度带来的误差一样大,因此测量结果的精度依然无法保证。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法及装置,以至少解决现有激光波长测量精度低的技术问题。
根据本发明的一实施例,提供了一种基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法,包括:
将可调谐激光器发射出的激光分离出一部分;
对该一部分激光进行绝对校准,在法珀标准具外壳温度为T0时,计算出校准波长的λ0;其中λ0是法珀标准具外壳温度为T0时,空心阴极灯的吸收谱线的波长值;
周期性地采集法珀标准具的外壳温度T并利用法珀标准具测量所述分离出的一部分激光的波长λ,对获取的珀标准具的外壳温度T进行平滑处理,根据λ0、T0、λ、T对测试的波长进行校正,得到校正波长λcorr。
可选地,所述补偿方法还包括:
根据采集到法珀标准具外壳的温度T,计算出相对T0的变化值:T-T0,获取相邻两次温度值的变化时间t,计算温度的变化率△T/△t;根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新。
可选地,在根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新中:
△λ=k1(T-T0)+k2△T/△t ①;
λcorr=λetalon-△λ ②;
在公式①中,△λ为波长漂移量;△T为一定时间间隔内采集的法珀标准具外壳的相邻两次温度之间的差值,△t为对应法珀标准具外壳的相邻两次温度的时间差值;k1为法珀标准具的温度敏感系数,k2为法珀标准具对温度变化率的敏感系数;
公式②为波长校准公式,由①式中计算得出△λ,λetalon为法珀标准具测量的实时波长,λetalon减去△λ得到校正波长λcorr。
可选地,对采集到的法珀标准具外壳温度T采用均匀平滑或加权平滑的方式进行平滑处理。
可选地,通过温度传感器每1s采集法珀标准具的外壳温度,并实时进行平滑处理和温度变化率的计算。
根据本发明的另一实施例,提供了一种基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置,包括:
激光分离单元,用于将激光器发射出的激光分离出一部分;
绝对波长校准单元,包括法珀标准具和空心阴极灯,采集法珀标准具外壳的测试T0,并对所述分离出的一部分激光进行绝对校准,计算出校准波长的λ0;其中λ0是法珀标准具外壳温度为T0时,空心阴极灯的吸收谱线的波长值;
法珀温度漂移反馈单元,用于法珀标准具外壳温度T和利用法珀标准具测量所述分离出的激光的波长λ,还用于对获取的温度T进行平滑处理,并根据λ0、T0、λ、T对测试的波长进行校正,得到校正波长λcorr。
可选地,所述法珀温度漂移反馈单元还用于:
周期性的采集法珀标准具外壳的温度T,计算出相对T0的变化值:T-T0,获取法珀标准具外壳相邻两次温度值的变化时间t,计算温度的变化率△T/△t;根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新。
可选地,在根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新中:
△λ=k1(T-T0)+k2△T/△t ①;
λcorr=λetalon-△λ ②;
在公式①中,△λ为波长漂移量;△T为一定时间间隔内采集到的法珀标准具外壳相邻两次温度差值,△t为对应相邻两次温度的时间差值;k1为法珀标准具的温度敏感系数,k2为法珀标准具对温度变化率的敏感系数;
公式②为波长校准公式,由①式中计算得出△λ,λetalon为法珀标准具测量的实时波长,λetalon减去△λ得到校正波长λcorr。
可选地,所述激光分离单元包括耦合镜;所述绝对波长校准单元处在干燥的氮气吹扫的环境中。
可选地,所述法珀标准具由两片平行的镀膜熔融石英玻璃组成,两镜片之间由零膨胀隔圈间隔固定。
本发明实施例中的基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法及装置,采用法珀温漂反馈的机制,补偿了测试波长由于法珀标准具温度变化带来的漂移,提高了波长测量精度及稳定性;采用空心阴极灯校准的方式,保证了激光波长的绝对精度,提高了波长测量的稳定性及精度。本发明解决了法珀标准具温度探测误差与温度随时间变化的幅值相当的问题,提高了激光器中心波长的精度和稳定度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法的流程图;
图2为本发明基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置的模块图;
图3为本发明基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置的工作原理图;
图4为本发明基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置中空心阴极灯的结构示意图;
图5为本发明基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置中未平滑时的温度变化率图;
图6为本发明基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置中平滑时的温度变化率图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,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的实施例,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,都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例1
根据本发明一实施例,提供了一种基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法,参见图1,包括以下步骤:
S101:将可调谐激光器发射出的激光分离出一部分;
S102:对该一部分激光进行绝对校准,在法珀标准具外壳温度为T0时,计算出校准波长的λ0;其中λ0是法珀标准具外壳温度为T0时,空心阴极灯的吸收谱线的波长值;
S103:周期性地采集法珀标准具的外壳温度T并利用法珀标准具测量所述分离出的一部分激光的波长λ,对获取的珀标准具的外壳温度T进行平滑处理,根据λ0、T0、λ、T对测试的波长进行校正,得到校正波长λcorr。
针对法珀标准具的温度随时间变化相对较小,导致在温度数据采集时,温度读取的误差与绝对温度带来的误差一样大的问题。本发明以减小温度传感器固有属性带来的误差,从而提高波长测量的稳定性及精度。
本发明提出一种基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法,采用法珀温漂反馈的机制,补偿了测试波长由于法珀标准具温度变化带来的漂移,提高了波长测量精度及稳定性;采用空心阴极灯校准的方式,保证了激光波长的绝对精度,提高了波长测量的稳定性及精度。本发明解决了法珀标准具温度探测误差与温度随时间变化的幅值相当的问题,提高了激光器中心波长的精度和稳定度。
作为优选的技术方案中,该方法还包括:
周期性的采集法珀标准具外壳的温度T,并计算出相对T0的变化值:T-T0,获取两温度值的变化时间t,计算温度的变化率△T/△t;根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新。
作为优选的技术方案中,在根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新中:
△λ=k1(T-T0)+k2△T/△t ①;
λcorr=λetalon-△λ ②;
在公式①中,△λ为波长漂移量;T为温度传感器探测的法珀标准具外壳的温度示数,λ0是法珀标准具外壳温度为T0时,空心阴极灯的吸收谱线值的波长值;△T为一定时间间隔内两温度示数之间的差值,△t为对应两温度的时间差值;k1为法珀标准具的温度敏感系数,k2为法珀标准具对温度变化率的敏感系数;
公式②为波长校准公式,由①式中计算得出△λ,λetalon为法珀标准具测量的实时波长,λetalon减去△λ得到校正波长λcorr。
作为优选的技术方案中,温度传感器采用均匀平滑或加权平滑的方式采集法珀标准具外壳温度T。
作为优选的技术方案中,温度传感器每1s采集一次温度传感器读数,并实时进行平滑处理和温度变化率的计算。采用对温度进行平滑处理的方式减小了温度传感器带来的温度变化率的误差。
平滑的方式可采用均匀平滑也可以采用加权平滑,一般情况下,每1s采集一次温度传感器读数,并实时进行平滑处理和温度变化率的计算。经过平滑后,如图6所示,可以看到法珀标准具外壳的温度在初始阶段急剧上升,随着温度达到一定值,温度梯度逐渐到了一个极大值,随后温度上升趋势变缓;图6中温度变化率能够很好的反映法珀标准具温度的变化趋势,减小了由于温度传感器本身探测稳定性带来的误差,提高了波长测量的精度。
实施例2
根据本发明的另一实施例,提供了一种基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置,参见图2,包括:
激光分离单元10,用于将激光器发射出的激光分离出一部分;
绝对波长校准单元20,包括法珀标准具和空心阴极灯,采集法珀标准具外壳的测试T0,对所述分离出的一部分激光进行绝对校准,计算出校准波长的λ0;其中λ0是法珀标准具外壳温度为T0时,空心阴极灯的吸收谱线的波长值;
法珀温度漂移反馈单元30,用于法珀标准具外壳温度T和利用法珀标准具测量所述分离出的激光的波长λ,还用于对获取的温度T进行平滑处理,并根据λ0、T0、λ、T对测试的波长进行校正,得到校正波长λcorr。
本发明提出一种基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置,采用法珀温漂反馈的机制,补偿了测试波长由于法珀标准具温度变化带来的漂移,提高了波长测量精度及稳定性;采用空心阴极灯校准的方式,保证了激光波长的绝对精度,提高了波长测量的稳定性及精度。本发明解决了法珀标准具温度探测误差与温度随时间变化的幅值相当的问题,提高了激光器中心波长的精度和稳定度。
作为优选的技术方案中,法珀温度漂移反馈单元30还用于:
周期性的采集法珀标准具外壳的温度T,并计算出相对T0的变化值:T-T0,获取法珀标准具外壳相邻两次温度值的变化时间t,计算温度的变化率△T/△t;根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新。
作为优选的技术方案中,在根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新中:
△λ=k1(T-T0)+k2△T/△t ①;
λcorr=λetalon-△λ ②;
在公式①中,△λ为波长漂移量;T为温度传感器探测的温度示数,T0为执行绝对波长校准单元20时测得的波长等于λ0时温度传感器的示数;△T为一定时间间隔内两温度示数之间的差值,△t为对应两温度的时间差值;k1为法珀标准具的温度敏感系数,k2为法珀标准具对温度变化率的敏感系数;
公式②为波长校准公式,由①式中计算得出△λ,λetalon为法珀标准具测量的实时波长,λetalon减去△λ得到校正波长λcorr。
作为优选的技术方案中,激光分离单元10包括耦合镜;绝对波长校准单元20处在干燥的氮气吹扫的环境中,包括法珀标准具和空心阴极灯。
作为优选的技术方案中,法珀标准具由两片平行的镀膜熔融石英玻璃组成,两镜片之间由零膨胀隔圈间隔固定。
下面以具体实施例,对本发明的基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置进行详细说明:
可调谐激光器40Tunable Laser辐射出的激光由其内的耦合镜分离出一小部分用来检测及反馈,如图3所示。在本发明中,法珀标准具FP、绝对波长校准单元AWR都处在干燥的氮气吹扫的环境中。在图3中,可调谐激光器40输出激光波长,经过耦合镜后,有将近总能量95%的光透过,其余的光由耦合镜反射到绝对波长校准单元20中参与波长的检测。
在绝对波长校准单元20中,主要由两部分组成,如图3-4所示,一个是绝对波长校准AWR,此绝对波长校准AWR主要由阴极灯组成,功能是对波长测量值的绝对值进行校准。目前在准分子激光波长校准领域上广泛应用的是空心阴极灯,阴极灯内含有特定的金属蒸汽,在一定的波长范围内该金属蒸汽至少含有2条吸收谱线。当可调谐激光入射到空心阴极灯,调节波长到特定的吸收线处时,会引起金属原子产生跨级共振的现象。已知阴极灯中金属蒸汽的特定吸收波长值,基于此即可完成激光中心波长的绝对波长校准功能。另一个是法珀标准具,它是由两片高度平行的镀膜熔融石英玻璃组成,两镜片之间由零膨胀隔圈间隔固定。当激光束通过法珀标准具时,光束在两高反面多次反射,经过会聚镜后,将干涉条纹投影在CCD上。通过CCD上采集到的干涉条纹计算出波长和线宽的值。
在本发明中,激光会通过耦合镜进入到绝对波长校准单元20中,首先,执行绝对波长校准单元20对波长进行绝对校准,并由软件控制端进行数据处理输出校准波长λ0、T0,其中λ0是在法珀标准具外壳温度为T0时,空心阴极灯的吸收谱线值的波长值;同时,软件控制端不断计算和读取法珀标准具的波长λ(即λetalon)和法珀标准具外壳温度T;然后,将λ0、T0、λ、T同时给到法珀温度漂移反馈单元30μP,由该单元对测试的波长进行校正;最后,将经过法珀温度漂移反馈单元30校正的波长值反馈给激光器40。法珀温度漂移反馈单元30会周期性的不断采集法珀标准具外壳的温度T,并计算出相对T0的变化值T-T0,还保存更多的最新温度数据及温度值的变化时间t,计算温度的变化率(△T/△t)。法珀温度漂移反馈单元30会定时的不断更新,来修正输出波长值。
△λ=k1(T-T0)+k2△T/△t ①;
λcorr=λetalon-△λ ②;
公式①中所示,△λ为波长漂移量;T为温度传感器探测的法珀标准具外壳的温度示数,T0为执行绝对波长校准单元20时测得的波长等于λ0时温度传感器的示数;△T为一定时间间隔内两温度示数之间的差值,△t为对应两温度的时间差值;k1为法珀标准具的温度敏感系数,k2为法珀标准具对温度变化率的敏感系数。公式②为波长校准公式,由①式中计算得出△λ,λetalon为法珀标准具测量的实时波长,λetalon减去△λ得到校正波长λcorr,即可对波长进行校正处理。法珀标准具的温度随时间变化相对较小,对法珀标准具的探测精度及稳定性的影响与绝对温度带来的误差一样大。
激光冷启动后,法珀标准具外壳温度在短时间内快速上升,如图5所示,随后当法珀标准具的热量与激光带来的热量相差不大时,温度变化率会逐渐趋于平缓甚至开始减小,此时由于温度传感器探测的测量精度及稳定性的问题,会给测量带来较大误差。为减小此误差,且不失真,本发明对采集的温度进行平滑处理,以减弱温度传感器固有的误差对温度变化率的影响。平滑的方式可采用均匀平滑也可以采用加权平滑,一般情况下,每1s采集一次温度传感器读数,并实时进行平滑处理和温度变化率的计算。经过平滑后,如图6所示,可以看到法珀标准具外壳的温度在初始阶段急剧上升,随着温度达到一定值,温度梯度逐渐到了一个极大值,随后温度上升趋势变缓;图6中温度变化率能够很好的反映法珀标准具温度的变化趋势,减小了由于温度传感器本身探测稳定性带来的误差,提高了波长测量的精度。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中,应该理解到,所揭露的技术内容,可通过其它的方式实现。其中,以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的,例如单元的划分,可以为一种逻辑功能划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。另一点,所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口,单元或模块的间接耦合或通信连接,可以是电性或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外,在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中,也可以是各个单元单独物理存在,也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现,也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品存储在一个存储介质中,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括:U盘、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法,其特征在于,包括:
将可调谐激光器发射出的激光分离出一部分;
对该一部分激光进行绝对校准,在法珀标准具外壳温度为T0时,计算出校准波长的λ0;其中λ0是法珀标准具外壳温度为T0时,空心阴极灯的吸收谱线的波长值;即T0为空心阴极灯的吸收谱线的波长值等于λ0时法珀标准具外壳的温度示数;
周期性地采集法珀标准具的外壳温度T并利用法珀标准具测量所述分离出的一部分激光的波长λ,对获取的法珀标准具的外壳温度T进行平滑处理,根据λ0、T0、λ、T对测试的波长进行校正,得到校正波长λcorr;
根据采集到法珀标准具外壳的温度T,计算出相对T0的变化值:T-T0,获取相邻两次温度值的变化时间t,计算温度的变化率△T/△t;根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新;
在根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新中:
△λ=k1(T-T0)+k2△T/△t①;λcorr=λetalon-△λ②;
在公式①中,△λ为波长漂移量;△T为一定时间间隔内采集的法珀标准具外壳的相邻两次温度之间的差值,△t为对应法珀标准具外壳的相邻两次温度的时间差值;k1为法珀标准具的温度敏感系数,k2为法珀标准具对温度变化率的敏感系数;
公式②为波长校准公式,由①式中计算得出△λ,λetalon为法珀标准具测量的实时波长,λetalon减去△λ得到校正波长λcorr。
2.根据权利要求1所述的基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法,其特征在于,对采集到的法珀标准具外壳温度T采用均匀平滑或加权平滑的方式进行平滑处理。
3.根据权利要求2所述的基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法,其特征在于,通过温度传感器每1s采集法珀标准具的外壳温度,并实时进行平滑处理和温度变化率的计算。
4.一种基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置,其特征在于,包括:
激光分离单元,用于将激光器发射出的激光分离出一部分;
绝对波长校准单元,包括法珀标准具和空心阴极灯,采集法珀标准具外壳的测试T0,对所述分离出的一部分激光进行绝对校准,计算出校准波长的λ0;其中λ0是法珀标准具外壳温度为T0时,空心阴极灯的吸收谱线的波长值;即T0为空心阴极灯的吸收谱线的波长值等于λ0时法珀标准具外壳的温度示数;
法珀温度漂移反馈单元,用于法珀标准具外壳温度T和利用法珀标准具测量所述分离出的激光的波长λ,还用于对获取的温度T进行平滑处理,并根据λ0、T0、λ、T对测试的波长进行校正,得到校正波长λcorr;
所述法珀温度漂移反馈单元还用于:
周期性的采集法珀标准具外壳的温度T,计算出相对T0的变化值:T-T0,获取法珀标准具外壳相邻两次温度值的变化时间t,计算温度的变化率△T/△t;根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新;
在根据温度的变化率△T/△t对校正波长λcorr进行更新中:
△λ=k1(T-T0)+k2△T/△t①;
λcorr=λetalon-△λ②;
在公式①中,△λ为波长漂移量;△T为一定时间间隔内采集到的法珀标准具外壳相邻两次温度差值,△t为对应相邻两次温度的时间差值;k1为法珀标准具的温度敏感系数,k2为法珀标准具对温度变化率的敏感系数;
公式②为波长校准公式,由①式中计算得出△λ,λetalon为法珀标准具测量的实时波长,λetalon减去△λ得到校正波长λcorr。
5.根据权利要求4所述的基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置,其特征在于,所述激光分离单元包括耦合镜;所述绝对波长校准单元处在干燥的氮气吹扫的环境中。
6.根据权利要求5所述的基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿装置,其特征在于,所述法珀标准具由两片平行的镀膜熔融石英玻璃组成,两镜片之间由零膨胀隔圈间隔固定。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911356372.7A CN111024246B (zh) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201911356372.7A CN111024246B (zh) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法及装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111024246A CN111024246A (zh) | 2020-04-17 |
CN111024246B true CN111024246B (zh) | 2021-05-18 |
Family
ID=70213175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201911356372.7A Active CN111024246B (zh) | 2019-12-25 | 2019-12-25 | 基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法及装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111024246B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113588101B (zh) * | 2020-04-30 | 2023-05-02 | 北京科益虹源光电技术有限公司 | 一种准分子激光器绝对波长校准方法 |
CN114879426B (zh) * | 2022-07-11 | 2022-09-09 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 用于提高可调谐法珀滤波器工作带宽温度适应性的装置及方法 |
CN117232553B (zh) * | 2023-11-14 | 2024-01-26 | 江西驰宇光电科技发展有限公司 | 一种激光陀螺的误差测量方法及设备 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4947398A (en) * | 1988-10-20 | 1990-08-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser device with wavelength stabilization control and method of operating the same |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2610151B2 (ja) * | 1987-12-26 | 1997-05-14 | 株式会社小松製作所 | 狭帯域発振エキシマレーザの異常処理装置 |
US5420877A (en) * | 1993-07-16 | 1995-05-30 | Cymer Laser Technologies | Temperature compensation method and apparatus for wave meters and tunable lasers controlled thereby |
US6580517B2 (en) * | 2000-03-01 | 2003-06-17 | Lambda Physik Ag | Absolute wavelength calibration of lithography laser using multiple element or tandem see through hollow cathode lamp |
JP2002374034A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Ando Electric Co Ltd | 可変波長光源装置 |
CN102155997B (zh) * | 2011-03-16 | 2012-11-28 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光纤型激光波长计 |
CN108493751A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-09-04 | 北京科益虹源光电技术有限公司 | 一种波长稳定控制装置 |
-
2019
- 2019-12-25 CN CN201911356372.7A patent/CN111024246B/zh active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4947398A (en) * | 1988-10-20 | 1990-08-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser device with wavelength stabilization control and method of operating the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111024246A (zh) | 2020-04-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111024246B (zh) | 基于法珀标准具的测试波长温漂的补偿方法及装置 | |
EP2841891B1 (en) | Spectrometer secondary reference calibration | |
JP6170514B2 (ja) | 光圧力センサ | |
CN108061639B (zh) | 一种结合自适应光学技术的大动态范围、高精度相位差法波前测量仪 | |
US8368900B2 (en) | Lightwave interferometric distance measuring method and apparatus using an optical comb | |
CN110361094B (zh) | 凝视型焦平面阵列的非均匀性校正方法及装置 | |
KR101573055B1 (ko) | 반응 챔버의 필름 온도 측정 방법 | |
JP2002365142A (ja) | 波長測定装置、光学特性測定装置、波長測定方法及びフトウエア製品 | |
CN111272290B (zh) | 基于深度神经网络的测温红外热像仪标定方法及装置 | |
CN107064067B (zh) | 一种双干涉仪的空气折射率廓线的测量系统及方法 | |
CN105737733A (zh) | 一种大范围绝对距离测量中空气折射率的修正方法 | |
EP4168762A1 (en) | Measuring wavelength of light | |
Yang et al. | Characterization of a vacuum pressure standard based on optical refractometry using nitrogen developed at NIM | |
CN111256835A (zh) | 超参数多项式物理模型的测温红外热像仪标定方法及装置 | |
CN110455417B (zh) | 针对红外光学系统杂散辐射的定量测量误差校正方法 | |
Silander et al. | An Invar-based Fabry-Perot cavity refractometer with a gallium fixed-point cell for assessment of pressure | |
CN108956554B (zh) | 基于数字微镜阵列的原子荧光光谱仪的波长校准方法 | |
CN109374129B (zh) | 基于应变信号复现的激光衰荡腔精密装校方法和装校装置 | |
Silvestri et al. | Helium-based refractometry for pressure measurements in the range 1–100 kPa | |
Takei et al. | Challenges of an optical pressure standard in medium vacuum measurements | |
CN112255200A (zh) | 一种光纤光栅空气折射率测量装置及方法 | |
CN101615756B (zh) | 基于腔长热调节的双纵模激光器偏频锁定方法和装置 | |
CN108180954A (zh) | 用于超声波换能器的零漂温度补偿方法 | |
Takei et al. | Towards medium vacuum measurements using an optical pressure standard | |
López et al. | High accuracy measurement of the absolute spectral responsivity of Ge and InGaAs trap detectors by direct calibration against an electrically calibrated cryogenic radiometer in the near-infrared |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |