CN112033551A - 一种宽带可调谐激光器波长测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种宽带可调谐激光器波长测量装置及方法，属于波长测量技术领域。本发明包括飞秒光学频率梳系统、宽带可调谐激光器、反射镜、四分之一波片、偏振分光棱镜、二分之一波片、偏振分光棱镜、反射镜、平衡探测器、二分之一波片、偏振分光棱镜、平衡探测器、反射镜和信号处理与控制装置。利用飞秒光学频率梳宽光谱、高稳定性可溯源，将可调谐激光器的输出光与单台飞秒光学频率梳进行拍频，通过先验信息、可调谐激光器在连续调谐输出过程中与单台飞秒光学频率梳的拍频结果及光学系统硬件和软件解调算法实现可调谐激光器在连续调谐输出过程中波长重构，实现宽带可调谐激光光源在调谐输出过程中波长瞬时值的精确测量，且测量结果可溯源。
Description
技术领域
本发明涉及一种宽带可调谐激光器波长测量装置及方法，尤其涉及一种利用单台飞秒光学频率梳完成宽带可调谐激光器在调谐输出过程中进行波长测量的装置及方法，属于波长测量技术领域。
背景技术
我国的碘稳频633nm波长基准建立于1986年，已经在光源的波长校准中得到了广泛的应用，而以其他波长作为测量光源的测量系统则需要建立单独的波长基准来进行校准，这些都属于单一波长测量范畴。对于宽谱连续波长可调谐光源的校准目前还没有法定的参考基准。但是在宽带激光雷达精密探测，大气污染物成份及浓度监测，风场测量等应用领域均需要对其宽带可调谐激光光源输出的连续波长进行测量以提高相应设备测量性能。目前市场上的高精度激光波长计虽然可以实现较高精度的波长测量，但是由于测量速度较低(一般在10Hz左右)，无法满足实际工程的应用需求。在实际应用中，大多利用HCN气室来对可调谐激光器输出过程中变化的波长进行细分以快速实现波长测量的功能，但是此类方法精度较低，无法满足较高测量精度需求的场合。
飞秒光学频率梳技术出现以后，由于飞秒光学频率梳其光谱覆盖范围广，且光学频率梳的重复频率信号和偏移频率信号锁定至时间频率基准后，就可以实现光学频率链与微波频率链的连接，飞秒光学频率梳的每根梳齿都具有溯源性，为实现宽带连续变化波长的校准和测量提供了一种新的手段。
发明内容
为了解决宽带调频连续波光源波长难以快速精确测量的问题，本发明的目的是提供一种宽带可调谐激光器波长测量装置及方法，能够实现可调谐激光器在连续调谐输出过程中的波长重构，并实现宽带可调谐激光光源在调谐输出过程中波长瞬时值的精确测量，且测量结果可溯源。
本发明的目的是通过如下技术方案解决的。
本发明公开的一种宽带可调谐激光器波长测量装置，包括飞秒光学频率梳系统、宽带可调谐激光器、反射镜、四分之一波片、偏振分光棱镜、二分之一波片、偏振分光棱镜、反射镜、平衡探测器、二分之一波片、偏振分光棱镜、平衡探测器、反射镜和信号处理与控制装置。
飞秒光学频率梳的主要作用是：提供重复频率和载波包络偏移频率可溯源至原子钟的高稳定光学频率梳作为与宽带可调谐激光器进行拍频的参考。
宽带可调谐激光器的主要作用是：宽带可调谐激光器作为被测对象，主要提供用于波长在调谐范围内可连续变化的被测量光。
反射镜的主要作用是：改变来自宽带可调谐激光器的出射光路出射方向。
四分之一波片的主要作用是：通过调节四分之一波片的角度使来自宽带可调谐激光器的线偏振光变为圆偏振光。
偏振分光棱镜的主要作用是：偏振分光棱镜将来自四分之一波片的光与来自飞秒光学频率梳的光合束后经检偏后分束。
二分之一波片的主要作用是：与偏振分光棱镜组合使用，通过改变二分之一波片的角度，可最终改变两路拍频信号的相位差。
偏振分光棱镜的主要作用是：将入射光束分为偏振状态相互垂直的两束光。
反射镜的主要作用是：改变入射光的路径，将其射入平衡探测器中。
平衡探测器的主要作用是：将光信号转化电信号，获取飞秒光学频率梳与宽带可调谐激光器的一路拍频信号。
二分之一波片的主要作用是：与偏振分光棱镜组合使用，通过改变二分之一波片的角度，改变两路拍频信号的相位差。
偏振分光棱镜的主要作用是：将入射光束检偏分为偏振状态相互垂直的两束光。
平衡探测器的主要作用是：将光信号转化电信号，获取飞秒光学频率梳与宽带可调谐激光器的一路拍频信号。
反射镜的主要作用是：改变偏振分光棱镜的一路出射光的路径，将其射入平衡探测器中。
信号处理与控制装置：读取飞秒光学频率梳的重复频率值，获取先验信息，此后同时读取某一时刻相位不同频率相同的两路拍频信号的值，结合先验信息重构可调谐激光器调谐输出时的瞬时波长。
其中，反射镜、四分之一波片、偏振分光棱镜、二分之一波片、偏振分光棱镜、反射镜、平衡探测器、二分之一波片、偏振分光棱镜、平衡探测器、反射镜组成拍频信号解调模块，拍频信号解调模块的主要作用是得到飞秒光学频率梳和宽带可调谐激光器的两路拍频信号，且两路拍频信号相位差为90度。
本发明公开的一种宽带可调谐激光器波长测量方法，基于所述一种宽带可调谐激光器波长测量装置实现，包括如下步骤：
步骤1：分别调整被测对象宽带可调谐激光器输出的被测光以及飞秒光学频率梳输出的参考光，使其输入拍频信号解调模块。
步骤2：调整拍频信号解调模块中的各组成部件，其光路传输路径及各部件的相互位置，使拍频信号解调模块输出飞秒光学频率梳与宽带可调谐激光器的两路拍频信号。调整四分之一波片、二分之一波片以及二分之一波片使拍频信号解调模块输出的两路拍频信号相差90度。其中拍频信号模块的输入和输出端口之间的关系如下式所示：
I0-I180＝2k1k3|ESELO|cosφ(t)
I90-I270＝2k2k4|ESELO|cos(φ(t)+π/2)
式中：Es-为可调谐激光器的输出光；
ELO-为飞秒光学频率梳的输出光；
k1-为Es光水平方向的偏振系数；
k2-为Es光垂直方向的偏振系数；
k3-为ELO光水平方向的偏振系数；
k4-为Es光水平方向的偏振系数；
I0/I180-为偏振分光棱镜出射的两路光；
I90/I270-为偏振分光棱镜出射的两路光；
Ф(t)-为拍频光随时间变化相位。
步骤3：获取先验信息。首先，调整信号处理与控制装置，通过平衡探测器或平衡探测器读取初始时刻飞秒光学频率梳的重复频率f1以宽带可调谐激光器在静态初始时刻与飞秒光学频率梳的拍频信号fb1。通过信号处理与控制装置微小调整飞秒光学频率梳重复频率，并读取此时的重复频率值f2以及拍频信号fb2，已知飞秒光学频率梳的载波包络偏移信号为f0，且锁定在原子频标上保持不变。通过下面公式求解出此时宽带可调谐激光器与飞秒光学频率梳拍频的梳齿序数N。通过下面公式求解出此时宽带可调谐激光器与飞秒光学频率梳拍频的梳齿序数N。其求解方法如下式所示：
N＝(fb1-fb2)/(f1-f2)
步骤4：已知初始时刻梳齿序数N以及拍频频率能够求得初始时刻宽带可调谐激光器的波长值λ1，对应的光频值为fL0。
步骤5：使宽带可调谐激光器调谐输出，并同时使用信号处理与控制装置采集拍频信号解调模块输出的两路相位差为90度的拍频信号。由于两路拍频信号相位差为90度，通过希尔伯特变换求取拍频信号的瞬时相位，通过相位求导获取拍频信号的瞬时频率。设采集到的两路正交的拍频信号频率为VI和VQ，瞬时相位Ф＝arctan(VI/VQ)，对瞬时相位求导得到拍频信号的瞬时频率。
步骤6：信号处理与控制装置通过识别采集到的实时的拍频信号的峰值点和谷值点，结合宽带可调谐激光器的初始位置和调制方向得到宽带可调谐激光激光器在调谐输出过程中与飞秒光学频率梳拍频的梳齿序数N(t)以及对应的拍频信号fb(t)，即利用波长/频率重构算法计算出宽带可调谐激光器输出的瞬时频率fL(t)，对应的波长为λ(t)。
fL(t)＝fr×N(t)+f0+fb(t)
即实现宽带可调谐激光光源在调谐输出过程中波长瞬时值的精确测量。
根据宽带可调谐激光器调谐输出时由于调制方向不同，初始位置不同，步骤6中波长/频率重构算法实现方法为：
在已知先验信息以及拍频信号的基础上，由于起始时刻拍频信号初始位置不同，激光器调制方向不同将会影响梳齿序数的以及波长重构的计算。激光器的重复频率为fr，将波长正方向(增长)记为1，负方向(减小)记为0，使用R表示。Δf(t)表示拍频信号在调制过程中随时间变化的绝对值。N定义为可调谐激光器频率与光梳相邻最近的梳齿序数。激光器调制方向不同指波长增大或者减小。
当R为1时，且可调谐激光器频率初始位置大于N·fr+fr/2，拍频频率Δf(t)增加时。宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)-Δf(t)+f0，越过峰值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·(N(t0)-1)+Δf(t)+f0，单位为MHz，在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处减1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转。
当R为1时，且可调谐激光器频率初始位置小于于Nfr+fr/2，拍频频率值Δf(t)减小时，宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)+Δf(t)+f0，越过谷值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)-Δf(t)+f0，单位为MHz。在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处减1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转。
当R为0时，且可调谐激光器频率初始位置小于于Nfr+fr/2，拍频频率值Δf(t)增加时。宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)+Δf(t)+f0，越过峰值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·(N(t0)+1)-Δf(t)+f0，单位为MHz。在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处加1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转。
当R为0时，且可调谐激光器频率初始位置大于Nfr+fr/2，拍频频率值Δf(t)减小时。宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)-Δf(t)+f0，越过谷值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)+Δf(t)+f0，单位为MHz。在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处加1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转。
通过上面对宽带可调谐激光器输出时由于波长调制方向不同，初始位置拍频信号频率不同对波长/频率重构算法进行了详细的分析，在应用中可依据上面的分析可根据实际情况对波长/频率进行重构运算。
有益效果：
1、本发明公开的一种宽带可调谐激光器波长测量装置及方法，利用飞秒光学频率梳宽光谱、高稳定性可溯源的优势，将可调谐激光器的输出光与单台飞秒光学频率梳进行拍频，通过先验信息、可调谐激光器在连续调谐输出过程中与单台飞秒光学频率梳的拍频结果以及光学系统硬件和软件解调算法实现可调谐激光器在连续调谐输出过程中的波长重构，得到波长的精确值，实现宽带可调谐激光光源在调谐输出过程中波长瞬时值的精确测量。通过本发明能够解决宽带调频连续波光源波长难以连续精确测量的问题，克服传统手段只能完成对波长进行单点测量的局限性。此外，本发明相对于传统的波长计，测量速度明显提高，可替代传统利用HCN气室等利用吸收谱进行波长细分的手段，提供一种更高效，更精确可溯源的宽带可调频连续光源波长测量的手段和方法。
2、本发明公开的一种宽带可调谐激光器波长测量装置及方法，先验信息的获取方法是在可调谐激光器调谐输出的起始点，通过改变飞秒激光频率梳的重频获取可调谐激光器在起始位置与飞秒光学频率梳拍频的梳齿序数N0，结合起始位置静态下的拍频结果计算可调谐激光器在起始点的波长(频率)值。光学硬件解调系统用于实现可调谐激光器在调谐输出过程中与飞秒光学频率梳拍频的瞬时值获取，在可调谐激光器快速调谐输出的过程中，拍频频率是一个频率周期快速变化的变频信号，该信号处理与控制装置的主要功能是便于实现高速变频信号频率值的快速计算。所述软件解调算法可结合先验信息和拍频频率值重构出可调谐激光光源在调谐输出过程中的瞬时波长值。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中一种宽带可调谐激光器波长测量装置结构图；
图2为获取的宽带可调谐激光器在调谐过程中与飞秒光学频率梳瞬时拍频信号示意图；
其中：1—飞秒光学频率梳系统、2—宽带可调谐激光器、3—反射镜、4—四分之一波片、5—偏振分光棱镜、6—二分之一波片、7—偏振分光棱镜、8—反射镜、9—平衡探测器、10—二分之一波片、11—偏振分光棱镜、12—平衡探测器、13—反射镜、14—信号处理与控制装置、15—拍频信号解调模块。
具体实施方式
为了更好的说明本发明的目的和优点，下面结合附图和实例对发明内容做进一步说明。
实施例1：
如图1所示，本实施例公开的一种宽带可调谐激光器波长测量装置，包括飞秒光学频率梳系统1、宽带可调谐激光器2、反射镜3、四分之一波片4、偏振分光棱镜5、二分之一波片6、偏振分光棱镜7、反射镜8、平衡探测器9、二分之一波片10、偏振分光棱镜11、平衡探测器12、反射镜13和信号处理与控制装置14。
其中，反射镜3、四分之一波片4、偏振分光棱镜5、二分之一波片6、偏振分光棱镜7、反射镜8、平衡探测器9、二分之一波片10、偏振分光棱镜11、平衡探测器12、反射镜13组成拍频信号解调模块15。
飞秒光学频率梳1的主要作用是：提供重复频率和载波包络偏移频率可溯源至原子钟的高稳定光学频率梳作为与宽带可调谐激光器2进行拍频的参考。飞秒光学频率梳1的有效光谱范围须覆盖宽带可调谐激光器2的波长调谐范围。飞秒光学频率梳1的重复频率可通过信号处理与控制装置14进行调整和精确读取。
宽带可调谐激光器2的主要作用是：宽带可调谐激光器2作为被测对象，主要提供用于波长在调谐范围内可连续变化的被测量光，该测量光调谐速率可变。
反射镜3的主要作用是：调整来自宽带可调谐激光器2的出射光路径使其垂直入射进四分之一波片4，并调整该出射光路径使其与四分之一波片4和偏振分光棱镜5所在光路的光轴重合。
四分之一波片4的主要作用是：通过调节四分之一波片的角度可以使来自宽带可调谐激光器2的线偏振光变为圆偏振光。
偏振分光棱镜5的主要作用是：偏振分光棱镜5将来自四分之一波片4的光与来自飞秒光学频率梳1的光合束，经过偏振分光棱镜5以后，合束后的光分成相互垂直的两束分别进入二分之一波片6和二分之一波片10。
二分之一波片6的主要作用是：与偏振分光棱镜7组合使用，通过改变二分之一波片6的角度，可最终改变两路拍频信号的相位差。
偏振分光棱镜7的主要作用是：将入射光束分为偏振状态相互垂直的两束光。
反射镜8的主要作用是：改变入射光的路径，将其射入平衡探测器9中。
平衡探测器9的主要作用是：将光信号转化电信号，获取飞秒光学频率梳1与宽带可调谐激光器2的一路拍频信号。
二分之一波片10的主要作用是：与偏振分光棱镜11组合使用，通过改变二分之一波片10的角度，可最终改变两路拍频信号的相位差。
偏振分光棱镜11的主要作用是：将入射光束检偏分为偏振状态相互垂直的两束光。
平衡探测器12的主要作用是：将光信号转化电信号，获取飞秒光学频率梳1与宽带可调谐激光器2的一路拍频信号。
反射镜13的主要作用是：改变偏振分光棱镜11的一路出射光的路径，将其射入平衡探测器12中。
信号处理与控制装置14的主要作用是：读取飞秒光学频率梳的重复频率值，获取先验信息，此后同时读取某一时刻相位不同频率相同的两路拍频信号的值，结合先验信息重构可调谐激光器调谐输出时的瞬时波长。
本实施例公开的一种宽带可调谐激光器波长测量方法，基于所述一种宽带可调谐激光器波长测量装置实现，包括如下步骤：
步骤1：分别调整被测对象宽带可调谐激光器2输出的被测光以及飞秒光学频率梳1输出的参考光，使其输入拍频信号解调模块15。
步骤2：调整拍频信号解调模块15中的各组成部件，其光路传输路径及各部件的相互位置如图1所示，使拍频信号解调模块15输出飞秒光学频率梳1与宽带可调谐激光器2的两路拍频信号。调整四分之一波片4、二分之一波片6以及二分之一波片10使拍频信号解调模块15输出的两路拍频信号相差90度。
步骤3：获取先验信息。首先，调整信号处理与控制装置14，通过平衡探测器9或平衡探测器12读取初始时刻飞秒光学频率梳1的重复频率f1以宽带可调谐激光器2在静态初始时刻与飞秒光学频率梳1的拍频信号fb1。通过信号处理与控制装置14微小调整飞秒光学频率梳1重复频率，并读取此时的重复频率值f2以及拍频信号fb2，已知飞秒光学频率梳1的载波包络偏移信号为f0，且锁定在原子频标上保持不变。
步骤4：已知初始时刻梳齿序数N以及拍频频率可求得初始时刻宽带可调谐激光器的波长值λ1，对应的光频值为fL0。
步骤5：使宽带可调谐激光器调谐输出，并同时使用信号处理与控制装置14采集拍频信号解调模块15输出的两路相位差为90度的拍频信号。由于两路拍频信号相位差为90度，可通过希尔伯特变换求取拍频信号的瞬时相位，通过相位求导获取拍频信号的瞬时频率。设采集到的两路正交的拍频信号频率为VI和VQ，瞬时相位Ф＝arctan(VI/VQ)，对瞬时相位求导得到拍频信号的瞬时频率。宽带可调谐激光器的输出光与光频梳上相邻梳齿的拍频信号是在0～fr/2之间往返变化的，假设fr为250MHz，则调谐激光器输出光与光频梳上相邻梳齿的拍频信号在0～125MHz变化，拍频信号的变化示意图如图2所示。
步骤6：信号处理与控制装置14通过识别采集到的实时的拍频信号的峰值点和谷值点，结合宽带可调谐激光器2的初始位置和调制方向可以得到宽带可调谐激光激光器2在调谐输出过程中与飞秒光学频率梳拍频的梳齿序数N(t)以及对应的拍频信号fb(t)。进而计算出宽带可调谐激光器输出的瞬时频率fL(t)，对应的波长为λ(t)。
在已知先验信息以及拍频信号的基础上，由于起始时刻拍频信号初始位置不同，激光器调制方向不同将会影响梳齿序数的以及波长重构的计算，特做如下说明，激光器重复频率记为fr，将波长正方向(增长)记为1，负方向(减小)记为0，使用R表示。Δf(t)表示图2所示的拍频信号在调制过程中随时间变化的绝对值。N定义为可调谐激光器频率与光梳相邻最近的梳齿序数。激光器调制方向不同指波长增大或者减小。
当R为1时，且可调谐激光器频率初始位置大于N·fr+fr/2，拍频频率Δf(t)增加时。宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)-Δf(t)+f0，越过峰值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·(N(t0)-1)+Δf(t)+f0，单位为MHz，在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处减1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转。
当R为1时，且可调谐激光器频率初始位置小于于Nfr+fr/2，拍频频率值Δf(t)减小时，宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)+Δf(t)+f0，越过谷值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)-Δf(t)+f0，单位为MHz。在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处减1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转
当R为0时，且可调谐激光器频率初始位置小于于Nfr+fr/2，拍频频率值Δf(t)增加时。宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)+Δf(t)+f0，越过峰值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·(N(t0)+1)-Δf(t)+f0，单位为MHz。在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处加1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转
当R为0时，且可调谐激光器频率初始位置大于Nfr+fr/2，拍频频率值Δf(t)减小时。宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)-Δf(t)+f0，越过谷值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)+Δf(t)+f0，单位为MHz。在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处加1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种宽带可调谐激光器波长测量装置，其特征在于：包括飞秒光学频率梳系统(1)、宽带可调谐激光器(2)、反射镜(3)、四分之一波片(4)、偏振分光棱镜(5)、二分之一波片(6)、偏振分光棱镜(7)、反射镜(8)、平衡探测器(9)、二分之一波片(10)、偏振分光棱镜(11)、平衡探测器(12)、反射镜(13)和信号处理与控制装置(14)；
飞秒光学频率梳(1)的主要作用是：提供重复频率和载波包络偏移频率可溯源至原子钟的高稳定光学频率梳作为与宽带可调谐激光器(2)进行拍频的参考；
宽带可调谐激光器(2)的主要作用是：宽带可调谐激光器(2)作为被测对象，主要提供用于波长在调谐范围内可连续变化的被测量光；
反射镜(3)的主要作用是：改变来自宽带可调谐激光器(2)的出射光路出射方向；
四分之一波片(4)的主要作用是：通过调节四分之一波片(4)的角度使来自宽带可调谐激光器(2)的线偏振光变为圆偏振光；
偏振分光棱镜(5)的主要作用是：偏振分光棱镜(5)将来自四分之一波片(4)的光与来自飞秒光学频率梳(1)的光合束后经检偏后分束；
二分之一波片(6)的主要作用是：与偏振分光棱镜(7)组合使用，通过改变二分之一波片(6)的角度，可最终改变两路拍频信号的相位差；
偏振分光棱镜(7)的主要作用是：将入射光束分为偏振状态相互垂直的两束光；
反射镜(8)的主要作用是：改变入射光的路径，将其射入平衡探测器(9)中；
平衡探测器(9)的主要作用是：将光信号转化电信号，获取飞秒光学频率梳(1)与宽带可调谐激光器(2)的一路拍频信号；
二分之一波片(10)的主要作用是：与偏振分光棱镜(11)组合使用，通过改变二分之一波片(10)的角度，可最终改变两路拍频信号的相位差；
偏振分光棱镜(11)的主要作用是：将入射光束检偏分为偏振状态相互垂直的两束光；
平衡探测器(12)的主要作用是：将光信号转化电信号，获取飞秒光学频率梳(1)与宽带可调谐激光器(2)的一路拍频信号；
反射镜(13)的主要作用是：改变偏振分光棱镜(11)的一路出射光的路径，将其射入平衡探测器(12)中；
信号处理与控制装置(14)：读取飞秒光学频率梳的重复频率值，获取先验信息，此后同时读取某一时刻相位不同频率相同的两路拍频信号的值，结合先验信息重构可调谐激光器调谐输出时的瞬时波长；
反射镜(3)、四分之一波片(4)、偏振分光棱镜(5)、二分之一波片(6)、偏振分光棱镜(7)、反射镜(8)、平衡探测器(9)、二分之一波片(10)、偏振分光棱镜(11)、平衡探测器(12)、反射镜(13)组成拍频信号解调模块(15)，拍频信号解调模块(15)的主要作用是得到飞秒光学频率梳(1)和宽带可调谐激光器(2)的两路拍频信号，且两路拍频信号相位差为90度。
2.一种宽带可调谐激光器波长测量方法，基于如权利要求1所述的一种宽带可调谐激光器波长测量装置实现，其特征在于：包括如下步骤，
步骤1：分别调整被测对象宽带可调谐激光器(2)输出的被测光以及飞秒光学频率梳(1)输出的参考光，使其输入拍频信号解调模块(15)；
步骤2：调整拍频信号解调模块(15)中的各组成部件，其光路传输路径及各部件的相互位置，使拍频信号解调模块(15)输出飞秒光学频率梳(1)与宽带可调谐激光器(2)的两路拍频信号；调整四分之一波片(4)、二分之一波片(6)以及二分之一波片(10)使拍频信号解调模块(15)输出的两路拍频信号相差90度；其中拍频信号模块(15)的输入和输出端口之间的关系如下式所示：
I0-I180＝2k1k3|ESELO|cosφ(t)
I90-I270＝2k2k4|ESELO|cos(φ(t)+π/2)
式中：Es-为可调谐激光器的输出光；
ELO-为飞秒光学频率梳的输出光；
k1-为Es光水平方向的偏振系数；
k2-为Es光垂直方向的偏振系数；
k3-为ELO光水平方向的偏振系数；
k4-为Es光水平方向的偏振系数；
I0/I180-为偏振分光棱镜(7)出射的两路光；
I90/I270-为偏振分光棱镜(11)出射的两路光；
Ф(t)-为拍频光随时间变化相位；
步骤3：获取先验信息；首先，调整信号处理与控制装置(14)，通过平衡探测器(9)或平衡探测器(12)读取初始时刻飞秒光学频率梳(1)的重复频率f1以宽带可调谐激光器(2)在静态初始时刻与飞秒光学频率梳(1)的拍频信号fb1；通过信号处理与控制装置(14)微小调整飞秒光学频率梳(1)重复频率，并读取此时的重复频率值f2以及拍频信号fb2，已知飞秒光学频率梳(1)的载波包络偏移信号为f0，且锁定在原子频标上保持不变；通过下面公式求解出此时宽带可调谐激光器(2)与飞秒光学频率梳(1)拍频的梳齿序数N；通过下面公式求解出此时宽带可调谐激光器(2)与飞秒光学频率梳(1)拍频的梳齿序数N；其求解方法如下式所示：
N＝(fb1-fb2)/(f1-f2)
步骤4：已知初始时刻梳齿序数N以及拍频频率能够求得初始时刻宽带可调谐激光器(2)的波长值λ1，对应的光频值为fL0；
步骤5：使宽带可调谐激光器(2)调谐输出，并同时使用信号处理与控制装置(14)采集拍频信号解调模块(15)输出的两路相位差为90度的拍频信号；由于两路拍频信号相位差为90度，通过希尔伯特变换求取拍频信号的瞬时相位，通过相位求导获取拍频信号的瞬时频率；设采集到的两路正交的拍频信号频率为VI和VQ，瞬时相位Ф＝arctan(VI/VQ)，对瞬时相位求导得到拍频信号的瞬时频率；
步骤6：信号处理与控制装置(14)通过识别采集到的实时的拍频信号的峰值点和谷值点，结合宽带可调谐激光器(2)的初始位置和调制方向得到宽带可调谐激光激光器(2)在调谐输出过程中与飞秒光学频率梳拍频的梳齿序数N(t)以及对应的拍频信号fb(t)，利用波长/频率重构算法计算出宽带可调谐激光器输出的瞬时频率fL(t)，对应的波长为λ(t)；
fL(t)＝fr×N(t)+f0+fb(t)
即实现宽带可调谐激光光源在调谐输出过程中波长瞬时值的精确测量。
3.如权利要求2所述的一种宽带可调谐激光器波长测量方法，其特征在于：波长/频率重构算法实现方法为，
在已知先验信息以及拍频信号的基础上，由于起始时刻拍频信号初始位置不同，激光器调制方向不同将会影响梳齿序数的以及波长重构的计算；激光器的重复频率为fr，将波长正方向记为1，负方向记为0，使用R表示；Δf(t)表示拍频信号在调制过程中随时间变化的绝对值；N定义为可调谐激光器频率与光梳相邻最近的梳齿序数；激光器调制方向不同指波长增大或者减小；
当R为1时，且可调谐激光器频率初始位置大于N·fr+fr/2，拍频频率Δf(t)增加时；宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)-Δf(t)+f0，越过峰值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·(N(t0)-1)+Δf(t)+f0，单位为MHz，在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处减1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转；
当R为1时，且可调谐激光器频率初始位置小于于Nfr+fr/2，拍频频率值Δf(t)减小时，宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)+Δf(t)+f0，越过谷值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)-Δf(t)+f0，单位为MHz；在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处减1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转；
当R为0时，且可调谐激光器频率初始位置小于于Nfr+fr/2，拍频频率值Δf(t)增加时；宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)+Δf(t)+f0，越过峰值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·(N(t0)+1)-Δf(t)+f0，单位为MHz；在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处加1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转；
当R为0时，且可调谐激光器频率初始位置大于Nfr+fr/2，拍频频率值Δf(t)减小时；宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)-Δf(t)+f0，越过谷值后宽带可调谐激光器输出的瞬时频率值为fr·N(t0)+Δf(t)+f0，单位为MHz；在后续执行过程中N(t)在Δf(t)峰值点处加1，Δf(t)前符号在Δf(t)变化的极值点处反转。
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