CN113494967B - 波长测量装置和波长测量的方法 - Google Patents
波长测量装置和波长测量的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113494967B CN113494967B CN202010197614.9A CN202010197614A CN113494967B CN 113494967 B CN113494967 B CN 113494967B CN 202010197614 A CN202010197614 A CN 202010197614A CN 113494967 B CN113494967 B CN 113494967B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wavelength
- laser
- rotation angle
- calibration
- detector
- 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
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 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 claims abstract description 107
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 18
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 214
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 42
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 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
-
- 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
Abstract
本申请公开了一种波长测量装置和波长测量的方法,属于波长测量技术领域。该波长测量装置包括标准具、转动部件、分光部件和多个探测器,其中分光部件用于接收待测激光并将其分束得到多个光束;转动部件上安装有反射镜,反射镜位于第一光束所在的光路上,标准具位于反射镜的反射光路上,第一探测器位于标准具的透射光路上,第二探测器位于第二光束所在的光路上;转动部件用于转动反射镜以获得多个透射率曲线并使第一探测器输出多个光强值,其中转角分别与透射率曲线和第一探测器输出的光强值一一对应;第二探测器输出的光强值、多个透射率曲线和第一探测器输出的多个光强值用于确定待测激光的波长值。采用本申请,可以提高的波长值的测量精度。
Description
技术领域
本申请涉及波长测量技术领域,特别涉及一种波长测量装置和波长测量的方法。
背景技术
激光波长也即是激光器输出的波长,是激光器输出激光光束的重要参数,精确地测量激光波长在光学的基础研究和应用领域具有重要意义。
目前通常使用波长计测量激光波长,例如,可以使用迈克尔逊波长计测量激光波长,这种波长计在结构上需要内置参考激光器,该参考激光器可以发出波长值已知的参考激光,探测器可以记录待测激光和参考激光的光强信息,通过比对参考激光与带测激光的光强信息可以测量出待测激光的激光波长。
内置参考激光器会使波长计的体积较大,体积较大的波长计其抗震性较差,导致所测量的波长值的准确度较低。
发明内容
本申请实施例提供了一种波长测量装置和波长测量的方法,能够克服相关技术的问题,所述技术方案如下:
一方面,提供了一种波长测量装置,所述波长测量装置包括标准具、转动部件、分光部件、多个探测器,其中:所述分光部件用于接收待测激光并将所述待测激光分束得到多个光束;所述转动部件上安装有反射镜,所述反射镜位于所述多个光束中的第一光束所在的光路上,所述标准具位于所述反射镜的反射光路上,所述多个探测器中的第一探测器位于所述标准具的透射光路上,所述多个探测器中的第二探测器位于所述多个光束中的第二光束所在的光路上;所述转动部件,用于转动所述反射镜角,以获得所述标准具在所述反射镜的多个转角下的多个透射率曲线,其中所述转角与所述透射率曲线一一对应;所述转动部件还用于转动所述反射镜以使所述第一探测器在所述反射镜的多个转角下输出多个光强值,其中所述转角与所述第一探测器输出的光强值一一对应;第二探测器输出的光强值、所述多个透射率曲线和所述第一探测器输出的多个光强值用于确定待测激光的波长值。
本申请实施例所示的方案,该波长测量装置还可以包括壳体,壳体上设置有进光口,分光部件可以位于壳体中且在进光口的入射光路上,这样通过进光口射入壳体中的激光可以被分光部件接收,并将待测激光划分为多个光束。其中,转动部件上的反射镜位于多个光束中的第一光束所在的光路上,第二探测器位于多个光束中的第二光束所在的光路上,标准具位于反射镜的反射光路上,第一探测器位于标准具的透射光路上。
这样,第一探测器输出的光强值与第二探测器输出的光强值之比可以作为待测激光在标准具中的透射率。反射镜的多个转角中的每个转角下,对应一个通过标准具的透射率,还对应一条通过标准具的透射率曲线,其中,透射率曲线是透射率随波长的周期函数式,这样,已知透射率曲线和透射率,可以得到波长值。
在一种可能的实现方式中,所述波长测量装置还包括处理部件,所述处理部件分别与所述转动部件和所述多个探测器电性连接;所述处理部件,用于根据所述第二探测器输出的光强值,反射镜的多个转角中每个转角下所述第一探测器输出的光强值,确定所述待测激光在每个转角下通过所述标准具的透射率;处理部件还可以用于在每个转角下,确定所述转角下的透射率在所述转角下的透射率曲线上对应的且位于目标波长周期内的候选波长值,所述目标波长周期为所述待测激光在透射率曲线中所属的波长周期;处理部件还可以用于在多个所述候选波长值中,将靠近透射率曲线的最大斜率处的候选波长值,作为所述待测激光的波长值。
本申请实施例所示的方案,由上述可知,已知透射率曲线和透射率,可以得到波长值,但是由于透射率曲线为正余弦的周期函数,一个透射率可以得到多个波长值。然后可以通过待测激光在透射率曲线上所属的目标波长周期进行筛选,使得一个透射率对应两个波长值,这样,m个透射率可以得到2m个波长值,这2m个波长值可以称为候选波长值。之后,在多个所述候选波长值中,将靠近透射率曲线的最大斜率处的候选波长值,作为所述待测激光的波长值。这样,根据透射率曲线的最大斜率,以及无论使用哪一个透射率计算同一个待测激光具有唯一一个波长值,可以从多个候选波长值中确定一个,作为待测激光的波长值。
在一种可能的实现方式中,所述处理部件还用于根据多个标定激光在多个标定转角中每个标定转角下入射到所述标准具中得到透射率曲线;根据所述每个标定转角下的透射率曲线,确定位于所述目标波长周期内的透射率峰值对应的标定波长值,其中所述标定转角与所述标定波长值一一对应;根据每个标定转角和相对应的标定波长值,确定转角与波长的对应关系;根据所述待测激光在多个转角中每个转角下,所述第一探测器输出的光强值,确定所述待测激光的光强值与转角的对应关系;根据所述转角与波长的对应关系,以及所述待测激光的光强值与转角的对应关系,确定所述待测激光的光谱图。
本申请实施例所示的方案,该波长测量装置不仅可以测量波长值,还可以得到待测激光的光谱图,相应的可以是,首先,可以选取多个转角,这些转角用于标定转角与波长的关系可以称为标定转角,例如,标定转角1、标定转角2、标定转角3,其中选取标定转角的数量越多,标定的转角与波长的关系的精度越高,本领域的技术人员可以根据需求灵活选择标定转角的数量,为便于介绍以三个标定转角进行示例。
然后,可以选取透射率曲线上的多个激光,或者选取透射率曲线上的所有激光,这些激光用于入射到标准具中产生透射率曲线,这些激光可以称为标定激光,例如,标定激光1、标定激光2、标定激光3,其中选取的标定激光的数量越多,得到的转角与波长的关系的精度越高,本领域的技术人员可以根据需求灵活选择标定激光的数量,为便于介绍以三个标定激光进行示例。
之后,反射镜6的转角在标定转角1的情况下,标定激光1、标定激光2和标定激光3分别入射到该波长测量装置,得到标定转角1对应的标准具2的透射率曲线1,在透射率曲线1中确定位于目标波长周期内波峰所对应的波长值,该波长值记为标定波长值1,进而可以得到一组(标定转角1,标定波长值1)。同理,可以分别得到(标定转角2,标定波长值2)和(标定转角2,标定波长值2)。这样在多个标定转角下,得到多组(标定转角,标定波长值)之后,可以通过这多组(标定转角,标定波长值),得到转角与波长之间的对应关系。
其中,标定波长值是透射率曲线上波峰处所对应的波长值,故也可以称为中心波长值。
再之后,待测激光进入到该波长测量装置,转动部件带动反射镜进行转动,每个转角下第一探测器输出一个光强值,可以得到光强值与转角间的对应关系。这样,根据标定好的转角与波长间的对应关系,以及光强值与转角间的对应关系,转换为光强值与波长间的对应关系,进而得到待测激光的光谱图,其中光强值与波长间的对应关系也即是待测激光的光谱图。
这样得到待测激光的光谱图之后,不仅可以从光谱图中读出待测激光的波长值,还可以判断待测激光属于单波还是多波,还可以读出待测激光的中心波长、边模以及待测激光的线宽,其中,中心波长也即是光谱图中峰值处所对应的波长值,边模也即是光谱图中除峰值处以外所对应的波长值。如果光谱图中边模较少,则激光器所产生的激光的质量较好,可见该波长测量装置还可以通过光谱图评价激光器所产生的激光的质量好坏等。可见,该波长测量装置的应用性更加广泛。
在一种可能的实现方式中,所述波长测量装置还包括滤波器,所述滤波器位于所述多个光束中的第三光束所在的光路上;所述多个探测器中的第三探测器位于所述滤波器的透射光路上,所述第三探测器输出的光强值用于和所述第二探测器输出的光强值,确定所述待测激光的预估波长值,以确定所述待测激光在透射率曲线中所属的目标波长周期。
其中,预估波长值可以是一个具体的数值,也可以是一个数值范围,但是无论预估波长值属于一个数值还是属于一个数值范围,预估波长值均落在一个波长周期内,该波长周期也即是待测激光在透射率曲线中所属的目标波长周期。
本申请实施例所示的方案,第三探测器输出的光强值与第二探测器输出的光强值之间的比值,可以作为待测激光通过滤波器的透射率。然后,再根据滤波器的透射率与波长的对应关系,可以得到计算出的透射率所对应的波长值,该波长值可以作为待测激光的预估波长值。通过上述方式确定预估波长值之后,可以根据预估波长值在透射率曲线上所处的位置,确定预估波长值所属的目标波长周期。
在一种可能的实现方式中,所述波长测量装置还包括抗温变基板,所述标准具、所述转动部件、所述分光部件和所述多个探测器均安装在所述抗温变基板上。
本申请实施例所示的方案,抗温变基板可以由陶瓷材料制成,抗温变基板具有高温不变形的特性,可以提高安装在其上的部件的稳定性,进而使得该波长测量装置的稳定性较高,从而可以提高测量波长值的准确性。
在一种可能的实现方式中,所述波长测量装置还包括热敏电阻,用于监测所述波长测量装置内部的温度。
本申请实施例所示的方案,热敏电阻可以安装在壳体的内壁上,用于实时监测壳体内的温度变化。在电性连接上,热敏电阻与处理部件电性连接,用于将监测到的温度数据发送给处理部件,以使处理部件根据预先存储的温度与受温度影响的参数的补偿值之间的对应关系,确定参数的补偿值,这样进行温度补偿后计算得到的波长值更加准确性,可以降低测量结果受温度的影响。
在一种可能的实现方式中,所述波长测量装置还包括准直器,所述准直器安装在所述波长测量装置的进光口位置处。
本申请实施例所示的方案,准直器可以是光纤准直器,激光器产生的待测激光通过准直器进入到壳体中,可以提高待测激光进入到波长测量装置中的光通量,光线更强。
在一种可能的实现方式中,所述转动部件为微机电系统MEMS。
本申请实施例所示的方案,转动部件是能够发生旋转的部件,例如,可以是MEMS(micro-electro-mechanical system,微机电系统),又例如,转动部件还可以是压电陶瓷器件。其中,本实施例对转动部件的具体实现结构不做限定,能够使反射镜实现旋转以调整进入到标准具中的入射角即可。
另一方面,还提供了一种波长测量的方法,其特征在于,所述方法应用于上述所述的波长测量装置,所述方法包括:获取待测激光在透射率曲线中所属的目标波长周期;根据所述第二探测器输出的光强值和所述反射镜的多个转角中每个转角下所述第一探测器输出的光强值,确定所述待测激光在每个转角下通过所述标准具的透射率;在每个转角下,确定所述转角下的透射率在所述转角下的透射率曲线上对应的且位于所述目标波长周期内的候选波长值;在多个所述候选波长值中,将靠近透射率曲线的最大斜率处的候选波长值,作为所述待测激光的波长值。
本申请实施例所示的方案,第一探测器输出的光强值与第二探测器输出的光强值之比可以作为待测激光在标准具中的透射率。每个转角下,对应一个通过标准具的透射率,还对应一条通过标准具的透射率曲线,其中,透射率曲线是透射率随波长的周期函数式,这样,已知透射率曲线和透射率,可以得到波长值。
但是由于透射率曲线为正余弦的周期函数,一个透射率可以得到多个波长值。然后可以通过待测激光在透射率曲线上所属的目标波长周期进行筛选,使得一个透射率对应两个波长值,这样,m个透射率可以得到2m个波长值,这2m个波长值可以称为候选波长值。之后,在多个所述候选波长值中,将靠近透射率曲线的最大斜率处的候选波长值,作为所述待测激光的波长值。这样,根据透射率曲线的最大斜率,以及无论使用哪一个透射率计算同一个待测激光具有唯一一个波长值,可以从多个候选波长值中确定一个,作为待测激光的波长值。
在一种可能的实现方式中,所述方法还包括:根据标定激光在标定转角下入射到所述标准具中得到的透射率曲线,确定位于所述目标波长周期内的透射率峰值对应的标定波长值;根据标定转角和在所述标定转角下确定的标定波长值,确定转角与波长的对应关系;根据所述待测激光在各个转角下,所述第一探测器输出的光强值,确定所述待测激光的光强值与转角的对应关系;根据所述转角与波长的对应关系,以及所述待测激光的光强值与转角的对应关系,确定所述待测激光的光谱图。
本申请实施例所示的方案,光谱图也即是光强值与波长或者频率之间的关系,使用该波长测量装置可以得到转角与光强值之间的对应关系,如果能够预先标定该波长测量装置的转角与波长的对应关系,便可以由转角与待测激光的光强值间的对应关系,以及标定好的转角与波长间的对应关系,得到光强值与波长之间的对应关系,也即得到光谱图。
本申请实施例中,该波长测量装置只有一个标准具,一个标准具在壳体中的占用空间少,壳体中的转动部件、探测器和分光部件的占用空间也较少,故该波长测量装置相较于具有内置参考激光器的波长计体积小,体积小的波长测量装置其抗震性好,进而可以提高所测量的波长值的准确度。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种波长测量装置的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种透射率曲线的示意图;
图3是本申请实施例提供的一种波长测量装置的结构示意图;
图4是本申请实施例提供的一种波长测量的方法流程示意图;
图5是本申请实施例提供的一种波长测量的方法流程示意图。
图例说明
1、壳体 2、标准具 3、转动部件 4、分光部件 5、探测器 6、反射镜 7、处理部件 8、滤波器 9、抗温变基板 10、热敏电阻 11、进光口 12、准直器 51、第一探测器 52、第二探测器 53、第三探测器
具体实施方式
本申请实施例涉及一种波长测量装置,该波长测量装置用于测量激光的波长值,其中,激光的波长值或频率值是一项重要的光学参数,波长的动态与长期稳定性也是评价激光器性能的重要指标。本申请所提供的波长测量装置不仅可以测量待测激光的波长值,还可以得到待测激光的光谱图,从光谱图上不仅可以读出激光的波长值,还可以确定激光属于单波还是多波,还可以确定激光的中心波长、线宽和边模等。
其中,待测激光可以是激光器产生的,也可以是后期调制的,本实施例对待测激光的来源不做限定。为了测量的准确性,一般待测激光的光谱宽带在标准具的透射率曲线上的一个波长周期内。如果待测激光是激光器产生的,那么,通过本实施例得到待测激光的光谱图之后,还可以通过光谱图评估激光器的质量好坏。
如图1所示为该波长测量装置的结构示意图,该波长测量装置可以包括标准具2、转动部件3、分光部件4、多个探测器5,其中:分光部件4用于接收待测激光并将待测激光分束得到多个光束;转动部件3上安装有反射镜6,反射镜6位于多个光束中的第一光束(如图1所标记的①)所在的光路上,标准具2位于反射镜6的反射光路上,多个探测器5中的第一探测器51位于标准具2的透射光路上,多个探测器5中的第二探测器52位于多个光束中的第二光束(如图1所标记的②)所在的光路上;转动部件3,用于转动反射镜6,以获得标准具2在反射镜的多个转角下的多个透射率曲线,其中转角与透射率曲线一一对应;转动部件3还用于转动反射镜6以使第一探测器51在反射镜6的多个转角下输出多个光强值,其中转角与第一探测器51输出的光强值一一对应;第二探测器52输出的光强值、第一探测器51输出的多个光强值和多个透射率曲线用于确定待测激光的波长值,其中第二探测器52输出的光强值作为参考光强值,与反射镜6的转角无关。
其中,该波长测量装置还可以包括壳体1,这样,标准具2、转动部件3、分光部件4和多个探测器5均安装在壳体1中,壳体1上具有进光口11,分光部件4可以位于进光口11入射光路上,使得分光部件4可以接收待测激光并将待测激光划分为多个光束。
其中,标准具2也可以称为F-P标准具,F-P标准具是法布里-珀罗标准具的简称,主要由两块相互平行的平板玻璃或石英板构成的一种干涉仪。例如,可以是空气隙标准具,由中间为空气介质的两片平行玻璃构成,玻璃表面镀膜,反射率可以在50%~99%范围内(但并不局限在此范围内),还可以是其他类型的标准具。
转动部件3是能够发生旋转的部件,例如,可以是MEMS(micro-electro-mechanical system,微机电系统),又例如,转动部件3还可以是压电陶瓷器件。其中,本实施例对转动部件3的具体实现结构不做限定,能够使反射镜6实现旋转以调整进入到标准具2中的入射角即可。
例如,转动部件3带动反射镜6进行旋转过程中,标准具的透射率曲线的相位发生改变,透射率曲线在坐标轴上进行平移,例如,反射镜6的转动角度的范围可使透射率曲线恰好平移一个周期,例如,转动部件3的反射镜6的转角可以在±0.7度内进行调谐。
其中,为了便于获取反射镜6的转角情况,相应的,转动部件3上还安装有角度传感器,角度传感器可以与反射镜6相固定。这样,反射镜6旋转时,可以通过角度传感器获取反射镜6的转角。
其中,分光部件4用于将射进的一束光分成多个光束,例如,可以包括至少一个半透半反的分束镜,又例如,也可以包括至少一个半透半反的分光棱镜,又例如,也可以既包括分束镜又包括分光棱镜等,本实施例对分光部件4的具体结构不做限定,能够实现分光即可。
探测器5用于将接收到的光信号转换为电信号,例如,可以是光电二极管。
其中,第一探测器51输出的光强值和第二探测器输出的光强值用于计算激光在标准具2中的透射率,例如,第一探测器51输出的光强值与第二探测器52输出的光强值之比即为激光在标准具2中的透射率。
其中,如上述所述反射镜6的转角与透射率曲线一一对应,反射镜6的转角还与第一探测器51输出的光强值一一对应,而第一探测器51输出的光强值与第二探测器52输出的光强值之比为待测激光在标准具2中的透射率,所以第一探测器51输出的光强值与待测激光在标准具2中的透射率一一对应,因此,可知反射镜6的转角与待测激光在标准具2中的透射率一一对应,故反射镜6的每个转角下,对应有一个透射率曲线和一个透射率。
其中,透射率曲线也即是透射率随波长变化的曲线,透射率曲线属于正余弦的周期函数,目标波长周期也即是待测激光在透射率曲线中所属的波长范围。
在一个示例中,如图1所示,壳体1的侧壁处可以设置有进光口11,激光器发射的激光可以通过进光口11进入到该波长测量装置中。分光部件4可以安装在壳体1中进光口11的入射光路上,用于接收从进光口11射入的光线,然后将接收到的一束光划分为多个光束,其中,分光部件4将光划分为几个光束与壳体1内用于接收激光的部件的个数相关。例如,壳体1中包括两个用于接收激光的探测器5,则分光部件11可以将激光划分为两个光束,又例如,壳体1中包括三个用于接收激光的探测器5,则分光部件11可以将激光划分为三个光束。
如图1所示,转动部件3上安装有反射镜6,转动部件3发生旋转时,反射镜6也跟着进行转动。如图1所示,在位置关系上,反射镜6可以位于从分光部件4射出的多个光束中的一个光束所在的光路(可以记为第一光束)上,由于反射镜6能够发生旋转,故入射到反射镜6上的第一光束的入射角可以发生改变。如图1所示,标准具2可以位于反射镜6的反射光路上,多个探测器5中的一个探测器(可以记为第一探测器51)可以位于标准具2的透射光路上。
其中,第一探测器51和第二探测器52输出的光强值可以由与该波长测量装置电性连接的处理设备来处理,也可以由该波长测量装置来处理。
例如,由与该波长测量装置电性连接的处理设备来处理的情况下,该波长测量装置可以外接一个处理设备,该波长测量装置与处理设备电性连接,进而,该波长测量装置的探测器5采集到的信号便可以传输到处理设备,以使处理设备进行处理得到待测激光的波长值。
又例如,由该波长测量装置来处理的情况下,该波长测量装置可以包括处理部件7,处理部件7安装在壳体1中,处理部件7分别与转动部件3和多个探测器5电性连接。
其中,处理部件7可以根据第二探测器52输出的光强值,多个转角中每个转角下第一探测器51输出的光强值,确定待测激光在每个转角下通过标准具2的透射率;在每个转角下,处理部件7可以确定转角下的透射率在转角下的透射率曲线上对应的且位于目标波长周期内的候选波长值,其中,目标波长周期为待测激光在透射率曲线中所属的波长周期;在多个候选波长值中,处理部件7可以将靠近透射率曲线的最大斜率处的候选波长值,作为待测激光的波长值。
其中,本实施例对实现处理过程的方式不做限定,能够根据第一探测器51和第二探测器52输出的光强值计算得到待测激光的波长值即可,为便于介绍可以以该波长测量装的处理部件7进行示例。
其中,由该波长测量装置得到波长值的具体原理可以如下:
在应用中,标准具的透射率与激光的波长值之间存在如下公式所示的关系:
式中,I表示透射率,也即是,从标准具透射出的光强值与入射到标准具的光强值之比;R表示标准具的反射率;n表示标准具的折射率;l表示标准具的腔长;θ表示标准具内的光束与标准具端面法线之间的夹角;λ表示波长值。
从上述公式可知,透射率曲线是透射率随波长变化的周期函数,通过改变入射角可以使透射率曲线的相位发生改变,使透射率曲线在以透射率为纵坐标以波长为横坐标的坐标系中发生左右平移。而入射角与反射镜6的转角相关,可以通过改变反射镜6的转角来调整激光入射到标准具2的入射角,故反射镜6的每一个转角,对应一个透射率曲线。由于转角改变,第一探测器51接收到的光强值也改变,故反射镜6的每一个转角,也对应一个第一探测器51的输出的光强值。
而由于透射率可以通过从标准具透射出的光强值与入射到标准具的光强值之比来计算,从标准具透射出的光强值可以由第一探测器51输出的光强值确定。如图1所示,多个探测器5中的第二探测器52位于多个光束中的第二光束所在的光路上,第二探测器52输出的光强值可以作为入射到标准具的光强值,故第二探测器52输出的光强值与第一探测器51输出的光强值用于计算激光在标准具2中的透射率。例如,通过标准具的透射率I为其中,P1为第一探测器51输出的光强值,P2为第二探测器52输出的光强值。
因此,反射镜6的转角改变,透射率曲线的相位发生改变,第一探测器51输出的光强值也发生改变,故每一个转角下,对应一个透射率曲线和透射率,下文中所指的透射率曲线对应的透射率,以及透射率所对应的透射率曲线,均指的是同一个转角下的透射率曲线和根据第一探测器51和第二探测器52计算出的透射率。
根据上述公式可知,透射率曲线属于正余弦的周期函数,那么一个透射率可以得到多个波长值,多个透射率可以得到多个波长值,为了从多个波长值中筛选出一个波长值,可以通过如下方式:
首先,技术人员可以根据待测激光的预估波长值在透射率曲线上所属的目标波长周期,进行第一轮筛选,第一轮筛选之后,每一个透射率对应有两个波长值,这样,m个透射率可以得到2m个波长值,这2m个波长值可以称为候选波长值。例如,如图2所示,图2是透射率I随波长λ变化的透射率曲线的一部分,透射率曲线S1和透射率曲线S2均是目标波长周期内的局部曲线,交点1、交点2、交点3和交点4的横坐标均为候选波长值。
其中,待测激光的预估波长值,可以是一个具体的数值,也可以是一个数值范围,是待测激光的波长值的大致数值或者大致范围值。技术人员可以通过产生待测激光的激光器来获取,也可以通过在波长测量装置中增加滤波器和探测器来粗测量得到,后者下文将会介绍。
然后,由于同一个激光,只有一个波长值,故每一个透射率对应的两个波长值中只有一个是正确的,多个透射率对应的波长值应当相接近,那么,可以使用每一个透射率对应的各个波长值分别与其他透射率对应的波长值进行做差比较,根据差值的大小进行第二轮筛选,其中,这里的差值指的是绝对值。例如,Ii在对应的透射率曲线上得到λi1和λi2,λi1分别与除了λi2以外的其余波长值进行做差,λi2分别与除了λi1以外的其余波长值进行做差,从这些差值中选取最小差值对应的波长值(λi1或者λi2),作为Ii对应的正确波长值。这样,第二轮筛选后2m个波长值可以变为m个波长值,这m个波长值是正确的,可以称为正确波长值。
例如,如图2所示,I1对应的波长值分别是交点1和交点2的横坐标,I2对应的波长值分别是交点3和交点4的横坐标,通过波长值做差,筛选出I1对应的正确的波长值,以及I2对应的正确的波长值。对于I1,交点1分别与交点3、交点4的横坐标差值中,以及交点2分别与交点3、交点4的横坐标差值中,显然交点2与交点3的横坐标差值最小,故I1对应的正确波长值是交点2对应的横坐标。同样,对于I2,交点3分别与交点1、交点2的横坐标差值中,以及交点4分别与交点1、交点2的横坐标差值中,显然交点3与交点2的横坐标差值最小,故I2对应的正确波长值是交点3对应的横坐标。
之后,又由于转角改变,透射率曲线在坐标系中发生平移,只能改变波长值的精度,而透射率曲线上斜率最大处,透射率随波长的变化最为剧烈,理论上使用该处的透射率计算出的波长值的精度更高,故此处使用计算出的透射率在透射率曲线上对应的值作为波长值,其精度较高,所以可以通过透射率曲线的斜率在第二轮筛选的基础上进行第三轮筛选,便可以得到一个波长值,该波长值可以作为待测激光的波长值,这样得到的波长值的精度较高。
例如,如图2所示,在I1对应的波长值(交点2的横坐标)和I2对应的波长值(交点3的横坐标)中,I2在对应的透射率曲线上的斜率大于I1在对应的透射率曲线上的斜率,故I2对应的波长值可以认为是最靠近透射率曲线上最大斜率处的一个波长值,可以作为该待测激光的波长值。
基于上述所述,技术人员在使用该波长测量装置确定待测激光的波长值时,首先可以通过待测激光在透射率曲线中所属的周期(可以记为目标波长周期)。然后通过反射镜6的每个转角下,得到的透射率曲线和由第一探测器51与第二探测器52得到的透射率,可以得到每一个透射率在对应的透射率曲线上对应的且位于目标波长周期内的波长值,这些波长值可以称为候选波长值。之后,可以根据多个透射率对应的波长值应该接近的原则,以及透射率曲线上斜率最大处的波长值最为精准的原则,可以从候选波长值中筛选出一个波长值作为待测激光的波长值。
示例性地,可以先根据多个透射率对应的波长值应该接近的原则,利用每个透射率对应的各个波长值分别与其他透射率对应的波长值之间的差值的大小作为筛选条件,从候选波长值中筛选出每个透射率对应的正确波长值。再根据上述所述的,透射率曲线上斜率最大处的波长值最为精准,可以在上述多个正确波长值中选取最靠近透射率曲线上最大斜率处的目标正确波长值,将目标正确波长值作为待测激光的波长值。
或者,得到候选波长值之后,也可以先根据斜率最大处对应的波长值的精度最高的原理,选择出最大斜率对应透射率,从该透射率对应的两个波长值中,再根据多个透射率对应的波长值应该接近的原理,筛选出正确波长值,作为待测激光的波长值。
其中,本实施例对从候选波长值筛选出一个波长值作为待测激光的波长值的具体执行顺序不做限定,技术人员可以根据实际情况,灵活选择。
例如,如图2所示,其中图2是透射率I随波长λ变化的透射率曲线的一部分,转角β1时得到透射率曲线S1和透射率I1,转角β2时得到透射率曲线S2和透射率I2,其中,S1和S2均是目标波长周期内的透射率曲线,相应的,可以根据目标周期内的透射率曲线和透射率计算波长值,这些波长值可以称为候选波长值,也即是,交点1至交点4所对应的波长值均是候选波长值。然后从上述多个候选波长值中,筛选正确波长值,其中,I1在S1对应的正确波长值为交点2对应的横坐标,I2在S2对应的正确波长值为交点3对应的横坐标,因此,交点2和交点3对应的横坐标均是正确波长值。然后从上述多个正确波长值中选择最靠近透射率曲线的最大斜率处的一个正确波长值,作为待测激光的波长值。如图2所示,交点3在S2上对应的斜率大于交点2在S2上对应的斜率,故交点3所对应的正确波长值可以认为是最靠近透射率曲线上的最大斜率处的一个波长值,可以作为待测激光的波长值。
这种波长测量装置只有一个标准具,一个标准具在壳体中的占用空间少,壳体中的转动部件、探测器和分光部件的占用空间也较少,故该波长测量装置相较于具有内置参考激光器的波长计体积小,体积小的波长测量装置其抗震性好,进而可以提高所测量的波长值的准确度。
而且,该波长测量装置通过转动部件带动反射镜旋转,可以调整进入到标准具中的入射角而得到多个透射率曲线,然后将由最靠近透射率曲线上斜率最大处得到的波长值,作为待测激光的波长值,这样得到的波长值的准确度更高,由该波长测量装置测量出的波长值更加准确。
另外,使用该波长测量装置还可以得到光谱图,技术人员得到光谱图之后,可以从光谱图中读出更多的信息。例如,可以通过光谱图可以读出待测激光的波长值、判断待测激光属于单波还是多波、如果待测激光属于多波还可以读出各个波长值、通过光谱图还可以读出待测激光的边模值,以及待测激光的线宽等,通过读出的上述信息还可以判断该待测激光发射激光的质量好坏等,提高了该波长测量装置的使用广泛性。
其中,通过该波长测量装置得到光谱图的过程可以如下,该过程可以由处理部件7执行:处理部件7可以根据多个标定激光在多个标定转角中每个标定转角下入射到标准具2中,得到每个标定转角下的透射率曲线;根据每个标定转角下的透射率曲线,确定位于目标波长周期内的透射率峰值对应的标定波长值,其中标定转角与标定波长值一一对应;根据每个标定转角和相对应的标定波长值,确定转角与波长的对应关系;根据待测激光在各个转角下,第一探测器51输出的光强值,确定待测激光的光强值与转角的对应关系;根据转角与波长的对应关系,以及待测激光的光强值与转角的对应关系,确定待测激光的光谱图。
在一种示例中,光谱图也即是光强值与波长或者频率之间的关系,使用该波长测量装置可以得到转角与光强值之间的对应关系,如果能够预先标定该波长测量装置的转角与波长的对应关系,便可以由转角与待测激光的光强值间的对应关系,以及标定好的转角与波长间的对应关系,得到光强值与波长之间的对应关系,也即得到光谱图。
其中,标定转角与波长间的对应关系的过程可以如下:
首先,可以选取多个转角,这些转角用于标定转角与波长的关系可以称为标定转角,例如,标定转角1、标定转角2、标定转角3,其中选取标定转角的数量越多,标定的转角与波长的关系的精度越高,本领域的技术人员可以根据需求灵活选择标定转角的数量,为便于介绍以三个标定转角进行示例。
然后,可以选取透射率曲线上的多个激光,或者选取透射率曲线上的所有激光,这些激光用于入射到标准具中产生透射率曲线,这些激光可以称为标定激光,例如,标定激光1、标定激光2、标定激光3,其中选取的标定激光的数量越多,每个标定转角下的透射率曲线的精度越高,得到的转角与波长的关系的精度也越高,本领域的技术人员可以根据需求灵活选择标定激光的数量,为便于介绍以三个标定激光进行示例。
之后,反射镜6的转角在标定转角1的情况下,标定激光1、标定激光2和标定激光3分别入射到该波长测量装置,得到标定转角1对应的标准具2的透射率曲线1,在透射率曲线1中确定位于目标波长周期内波峰所对应的波长值,该波长值记为标定波长值1,进而可以得到一组(标定转角1,标定波长值1)。同理,通过转动部件调整反射镜6的转角,使反射镜6的转角为标定转角2,在该标定转角2下,标定激光1、标定激光2和标定激光3分别入射到该波长测量装置,得到标定转角2对应的标准具2的透射率曲线2,在透射率曲线2中确定位于目标波长周期内波峰所对应的波长值,该波长值记为标定波长值2,进而可以得到一组(标定转角2,标定波长值2)。再次通过转动部件3调整反射镜6的转角,使反射镜6的转角为标定转角3,在该标定转角3下,标定激光1、标定激光2和标定激光3分别入射到该波长测量装置,得到标定转角3对应的标准具2的透射率曲线3,在透射率曲线3中确定位于目标波长周期内波峰所对应的波长值,该波长值记为标定波长值3,进而可以得到一组(标定转角3,标定波长值3)。这样在多个标定转角下,得到多组(标定转角,标定波长值)之后,可以通过这多组(标定转角,标定波长值),得到转角与波长之间的对应关系。
其中,标定波长值是透射率曲线上波峰处所对应的波长值,故也可以称为中心波长值。
再之后,待测激光进入到该波长测量装置,转动部件3带动反射镜6进行转动,每个转角下第一探测器51输出一个光强值,可以得到光强值与转角间的对应关系。这样,根据标定好的转角与波长间的对应关系,以及光强值与转角间的对应关系,转换为光强值与波长间的对应关系,其中光强值与波长间的对应关系也即是待测激光的光谱图。
这样得到待测激光的光谱图之后,不仅可以从光谱图中读出待测激光的波长值,还可以判断待测激光属于单波还是多波,还可以读出待测激光的中心波长、边模以及待测激光的线宽,其中,中心波长也即是光谱图中峰值处所对应的波长值,边模也即是光谱图中除峰值处以外所对应的波长值。如果光谱图中边模较少,则激光器所产生的激光的质量较好,可见该波长测量装置还可以通过光谱图评价激光器所产生的激光的质量好坏等。可见,该波长测量装置的应用性更加广泛。
其中,上述所述的待测激光在透射率曲线上所属的目标波长周期,可以通过待测激光的预估波长值来确定,其中预估波长值可以通过产生待测激光的激光器获取,也可以通过滤波器和探测器来计算,相应的实现结构可以如下:
如图3所示,该波长测量装置还包括滤波器8,滤波器8安装在壳体1中,滤波器8位于多个光束中的第三光束(如图3所标记的③)所在的光路上;多个探测器5中的第三探测器53位于滤波器8的透射光路上,第三探测器53输出的光强值用于和第二探测器52输出的光强值,确定待测激光的预估波长值,以确定待测激光在透射率曲线中所属的目标波长周期。
其中,滤波器8可以是线性滤波器,可以为表面镀膜的玻璃片,其透射率与入射光的波长呈线性关系或者呈近似线性关系,使用这种透射率与波长具有单调性的滤波器,可以确定待测激光的波长在透射率曲线中所在的目标波长周期。
其中,第三探测器53同第一探测器51和第二探测器52类似,也可以是光电二极管,用于将接收到的光信号转换为电信号。
在实施中,滤波器8位于第三探测器53位于分光部件4产生的第三光束所在的光路上,第三探测器53位于滤波器8的透射光路,第二探测器52位于分光部件4产生的第二光束所在的光路上。这样,待测激光不经过任何物体直接进入到第二探测器52中,第二探测器52输出的光强值可以称为参考光强值,待测激光经过滤波器8进入到第三探测器53中,第三探测器53输出的光强值是经过滤波器8吸收后的光强值,相应的,第三探测器53输出的光强值与第二探测器52输出的光强值之间的比值,可以作为待测激光通过滤波器8的透射率。然后,再根据滤波器8的透射率与波长的对应关系,可以得到计算出的透射率所对应的波长值,该波长值可以作为待测激光的预估波长值。
例如,该波长测量装置的处理部件7与第三探测器53电性连接,处理部件7接收到第二探测器52的光强值P2和第三探测器53的光强值P3之后,可以得到待测激光通过滤波器8的透射率I为处理部件7再根据滤波器8的透射率与波长的对应关系,可以得到计算的透射率所对应的波长值,该波长值可以作为待测激光的预估波长值。
这样通过上述方式确定预估波长值之后,可以根据预估波长值在透射率曲线上所处的位置,确定预估波长值所属的目标波长周期。
在一种可能的应用中,该波长测量装置所处的环境温度变化较大,例如,夏季环境温度较高,冬季环境温度较低,而且不同区域内的环境温度也不一样,为了避免因环境温度变化而使壳体1中的部件发生变形,相应的可以是,如图1和图3所示,该波长测量装置还可以包括抗温变基板9,抗温变基板9安装在壳体1中,标准具2、转动部件3、分光部件4、处理部件7、滤波器8和多个探测器5均安装在抗温变基板9上。其中,抗温变基板9可以由陶瓷材料制成。这样抗温变基板9具有高温不变形的特性,可以提高安装在其上的部件的稳定性,进而使得该波长测量装置的稳定性较高,从而可以提高测量波长值的准确性。
在一种可能的应用中,为了进一步提高波长测量的准确性,相应的,该波长测量装置还包括热敏电阻10,热敏电阻10安装在壳体1中,例如热敏电阻10可以安装在壳体1的内壁上,用于实时监测壳体1内的温度变化。在电性连接上,热敏电阻10与处理部件7电性连接,用于将监测到的温度数据发送给处理部件7,以使处理部件7根据预先存储的温度与受温度影响的参数的补偿值之间的对应关系,确定参数的补偿值,这样进行温度补偿后计算得到的波长值更加准确性,可以降低测量结果受温度的影响。
在一种可能的应用中,为了提高待测激光进入到波长测量装置中的光通量,相应的,如图1和图3所示,该波长测量装置还可以包括准直器12,准直器12安装在壳体1的外壁对应进光口11的位置处。其中,准直器12可以是光纤准直器。这样激光器产生的待测激光通过准直器12进入到壳体1中,可以提高待测激光进入到波长测量装置中的光通量,光线更强。
基于上述所述,如图3所示,该波长测量装置可以包括壳体1、标准具2、转动部件3、分光部件4、多个探测器5,例如,三个探测器,其中,分光部件4可以包括至少一个分束镜,例如可以包括两个分束镜,上述各个部件位于壳体1中,且安装在抗温变基板9上。壳体1的内壁上还安装有热敏电阻10,壳体1上设置有进光口11,壳体1的外壁上对应进光口11的位置处安装有准直器12。
上述部件在位置关系上,如图3所示,分光部件4的第一分束镜位于进光口11的入射光路上,分光部件4的第二分束镜位于第一分束镜的反射光路上,转动部件3的反射镜6位于第二分束镜的透射光路上。滤波器8位于第一分束镜的透射光路上,第三探测器53位于滤波器8的透射光路上,第二探测器52位于第二分束镜的反射光路上。标准具2位于反射镜6的反射光路上,第一探测器52位于标准具2的透射光路上。
基于上述结构,该波长测量装置可以测量待测激光的波长值,还可以得到待测激光的光谱图,其中,测量待测激光的波长值的过程可以是:
首先,通过第二探测器52和第三探测器53输出的光强值,以及滤波器8的透射率与波长的对应关系,可以得到待测激光的预估波长值。例如,第三探测器53输出的光强值与第二探测器52输出的光强值之比,得到待测激光通过滤波器8的透射率,再根据滤波器8的透射率与波长的对应关系,确定待测激光的预估波长值。然后,可以通过待测激光的预估波长值可以预估出待测激光的波长在透射率曲线上所属的目标波长周期。
然后,转动部件3带动反射镜6发生旋转,反射镜6的每个转角下都会得到一个第一探测器51输出的光强值,通过第一探测器51输出的光强值和第二探测器52输出的光强值可以得到待测激光通过标准具的透射率,每个转角下也都对应一条透射率曲线。这样,每个转角下,都可以得到一个通过标准具的透射率以及一条透射率曲线,例如,如图2所示,转角β1时对应有透射率曲线S1和通过光强值计算得到透射率I1,转角β2时对应有透射率曲线S2和通过光强值计算得到透射率I2。
之后,反射镜6的每个转角下,在以波长为横坐标以透射率为纵坐标的透射率曲线上,可以得到透射率与相对应的透射率曲线,在目标波长周期内的交点。多个转角下可以得到多个交点,然后从多个交点中选取最靠近透射率曲线的最大斜率处且是对应的透射率的正确波长值的交点,该交点处的波长值可以作为待测激光的波长值。
以上是使用该波长测量装置计算波长值的过程,还可以使用该波长测量装置得到待测激光的光谱图,可以参考如下:
首先,选取多个标定转角和多个标定激光,多个标定激光在一个标定转角下入射到标准具2中可以得到一条该标定转角下的透射率曲线,记下该透射率曲线上位于目标波长周期内的波峰处所对应的波长值,该波长值可以记为标定波长值,得到一组(标定转角,标定波长值)。可见,多个标定转角可以得到多组(标定转角,标定波长值)。通过这多组(标定转角,标定波长值)可以得到转角与波长之间的对应关系。
然后,待测激光入射到该波长测量装置中,反射镜6在旋转过程中,每个转角下,第一探测器51均可以输出一个光强值,进而可以得到光强值与转角的对应关系。
之后,通过待测激光的光强值与转角的对应关系,以及预先标定的波长与转角的对应关系,可以得到待测激光的光强值与波长的对应关系,也即是待测激光的光谱图。
通过该波长测量装置得到光谱图之后,不仅可以读出待测激光的波长值,还可以读出待测激光的线宽、判断出待测激光属于单波还是多波,还可以评价待测激光的质量好坏等,应用广泛。
在本申请实施例中,该波长测量装置只有一个标准具,一个标准具在壳体中的占用空间少,壳体中的转动部件、探测器和分光部件的占用空间也较少,故该波长测量装置相较于具有内置参考激光器的波长计体积小,体积小的波长测量装置其抗震性好,进而可以提高所测量的波长值的准确度。
本申请还提供了一种波长测量的方法,该方法可以应用于上述所述的波长测量装置,该方法可以由与波长测量装置电性连接的处理设备执行,也可以由该波长测量装置的处理部件执行,本实施例对执行主体不做限定,可以以波长测量装置的处理部件进行示例,如图4所示,该方法可以按照如下流程执行:
在步骤401中,获取待测激光在所述标准具2的透射率曲线中所属的目标波长周期。
其中,透射率曲线也即是透射率与波长或者频率之间的函数关系式,可以根据上述所述的公式来确定。
在一种示例中,处理部件可以先获取待测激光的预估波长值,然后根据预估波长值确定目标波长周期,其中,预估波长值可以通过产生待测激光的激光器获取,也可以通过第三探测器53和第二探测器52输出的光强值来计算,具体的可以参见上述所述,此处不再一一赘述。
在步骤402中,根据第二探测器输出的光强值和反射镜的多个转角中每个转角下第一探测器输出的光强值,确定待测激光在每个转角下通过标准具的透射率。
在一种示例中,通过标准具的透射率可以通过第一探测器51输出的光强值和第二探测器52输出的光强值来计算,例如,每个转角下,通过标准具2的透射率为第一探测器51输出的光强值与第二探测器52输出的光强值之比。由于转角改变,第一探测器51输出的光强值改变,故转角改变,通过标准具2的透射率也发生改变,每个转角对应有一个透射率,转角与通过标准具的透射率一一对应。
在步骤403中,在每个转角下,确定转角下的透射率在转角下的透射率曲线上对应的且位于目标波长周期内的候选波长值。
在一种示例中,如图2所示,通过标准具2的透射率I1和透射率曲线S1是某一个转角下得到的,通过标准具2的透射率I2和透射率曲线S2是另一个转角下得到的,交点1至交点4所对应的波长值均是候选波长值。
在步骤404中,在多个候选波长值中,将靠近透射率曲线的最大斜率处的候选波长值,作为待测激光的波长值。
在一种示例中,根据无论使用哪一个透射率计算,所得到的波长值应该相接近,而且交点3所处的位置是靠近透射率曲线的最大斜率处的交点,故交点3所对应的波长值可以作为待测激光的波长值。
如上述所述,使用该波长测量装置还可以得到待测激光的光谱图,相应的,如图5所示,使用该波长测量装置得到光谱图可以按照如下流程执行:
在步骤501中,根据多个标定激光在多个标定转角中每个标定转角下入射到标准具中,得到每个标定转角下的透射率曲线。
在一种示例中,多个标定激光在一个标定转角下入射到标准具中,可以得到一条透射率曲线,那么,多个标定激光在多个标定转角下入射到标准具中,便可以得到各个标定转角下的透射率曲线,其中标定转角与透射率曲线一一对应。
在步骤502中,根据每个标定转角下的透射率曲线,确定位于目标波长周期内的透射率峰值对应的标定波长值。
其中,标定转角与标定波长值一一对应。
在一种示例中,对于每一个标定转角下的透射率曲线,记录该透射率曲线上位于目标波长周期内的峰值处对应的波长值,该波长值可以称为标定波长值,这样可以得到一组(标定转角,标定波长值)。同理,多个标定转角下,可以得到多组(标定转角,标定波长值)。
在步骤503中,根据每个标定转角和相对应的标定波长值,确定转角与波长的对应关系。
在一种示例中,通过多组(标定转角,标定波长值)可以生成转角与波长的对应关系,其中,(标定转角,标定波长值)的个数越多,生成的转角与波长的对应关系越精准。
在步骤504中,根据待测激光在各个转角下,第一探测器输出的光强值,确定待测激光的光强值与转角的对应关系。
在一种示例中,待测激光入射到波长测量装置中,通过转动反射镜6,可以得到一系列转角下第一探测器51输出的光强值,进而得到光强值与转角的对应关系。
在步骤505中,根据转角与波长的对应关系,以及待测激光的光强值与转角的对应关系,确定待测激光的光谱图。
在一种示例中,根据待测激光的光强值与转角的对应关系,以及在步骤503中标定好的转角与波长的对应关系,可以生成光强值与波长的对应关系,也即是可以生成待测激光的光谱图。
其中,生成待测激光的光谱图的应用场景在上文已介绍,可以参见上述介绍,此处不再一一赘述。
在本申请实施例中,该波长测量装置只有一个标准具,一个标准具在壳体中的占用空间少,壳体中的转动部件、探测器和分光部件的占用空间也较少,故该波长测量装置相较于具有内置参考激光器的波长计体积小,体积小的波长测量装置其抗震性好,进而可以提高所测量的波长值的准确度。
以上所述仅为本申请一个实施例,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种波长测量装置,其特征在于,所述波长测量装置包括标准具(2)、转动部件(3)、分光部件(4)、处理部件(7)和多个探测器(5),所述处理部件(7)分别与所述转动部件(3)和所述多个探测器(5)电性连接,其中:
所述分光部件(4)用于接收待测激光并将所述待测激光分束得到多个光束;
所述转动部件(3)上安装有反射镜(6),所述反射镜(6)位于所述多个光束中的第一光束所在的光路上,所述标准具(2)位于所述反射镜(6)的反射光路上,所述多个探测器(5)中的第一探测器(51)位于所述标准具(2)的透射光路上,所述多个探测器(5)中的第二探测器(52)位于所述多个光束中的第二光束所在的光路上;
所述转动部件(3),用于转动所述反射镜(6)以获得所述标准具(2)在所述反射镜(6)的多个转角下的多个透射率曲线,其中所述转角与所述透射率曲线一一对应;
所述转动部件(3),还用于转动所述反射镜(6)以使所述第一探测器(51)在所述反射镜(6)的多个转角下输出多个光强值,其中所述转角与所述第一探测器(51)输出的光强值一一对应;
所述第二探测器(52)输出的光强值、所述多个透射率曲线和所述第一探测器(51)输出的多个光强值用于确定所述待测激光的波长值;
所述处理部件(7)用于根据多个标定激光在多个标定转角中每个标定转角下入射到所述标准具(2)中,得到所述每个标定转角下的透射率曲线;
根据所述每个标定转角下的透射率曲线,确定位于目标波长周期内的透射率峰值对应的标定波长值,其中所述标定转角与所述标定波长值一一对应,所述目标波长周期为所述待测激光在透射率曲线中所属的波长周期;
根据所述每个标定转角和相对应的标定波长值,确定转角与波长的对应关系;
根据所述待测激光在所述多个转角中每个转角下,所述第一探测器(51)输出的光强值,确定所述待测激光的光强值与转角的对应关系;
根据所述转角与波长的对应关系,以及所述待测激光的光强值与转角的对应关系,确定所述待测激光的光谱图。
2.根据权利要求1所述的波长测量装置,其特征在于,所述处理部件(7),用于根据所述第二探测器(52)输出的光强值,所述多个转角中每个转角下所述第一探测器(51)输出的光强值,确定所述待测激光在所述每个转角下通过所述标准具(2)的透射率,其中所述转角与所述透射率一一对应;
在所述每个转角下,确定所述转角下的透射率在所述转角下的透射率曲线上对应的且位于所述目标波长周期内的候选波长值;
在多个所述候选波长值中,将靠近透射率曲线的最大斜率处的候选波长值,作为所述待测激光的波长值。
3.根据权利要求1至2任一所述的波长测量装置,其特征在于,所述波长测量装置还包括滤波器(8),所述滤波器(8)位于所述多个光束中的第三光束所在的光路上;
所述多个探测器(5)中的第三探测器(53)位于所述滤波器(8)的透射光路上,所述第三探测器(53)输出的光强值用于和所述第二探测器(52)输出的光强值,确定所述待测激光的预估波长值,以确定所述待测激光在透射率曲线中所属的目标波长周期。
4.根据权利要求1至3任一所述的波长测量装置,其特征在于,所述波长测量装置还包括抗温变基板(9),所述标准具(2)、所述转动部件(3)、所述分光部件(4)和所述多个探测器(5)均安装在所述抗温变基板(9)上。
5.根据权利要求1至4任一所述的波长测量装置,其特征在于,所述波长测量装置还包括热敏电阻(10),所述热敏电阻(10)用于监测所述波长测量装置内部的温度。
6.根据权利要求1至5任一所述的波长测量装置,其特征在于,所述波长测量装置还包括准直器(12),所述准直器(12)安装在所述波长测量装置的进光口位置处。
7.根据权利要求1至6任一所述的波长测量装置,其特征在于,所述转动部件(3)为微机电系统MEMS。
8.一种波长测量的方法,其特征在于,所述方法应用于权利要求1至7任一所述的波长测量装置,所述方法包括:
获取待测激光在所述标准具(2)的透射率曲线中所属的目标波长周期;
根据所述第二探测器(52)输出的光强值和所述反射镜(6)的多个转角中每个转角下所述第一探测器(51)输出的光强值,确定所述待测激光在所述每个转角下通过所述标准具(2)的透射率;
在所述每个转角下,确定所述转角下的透射率在所述转角下的透射率曲线上对应的且位于所述目标波长周期内的候选波长值;
在多个所述候选波长值中,将靠近透射率曲线的最大斜率处的候选波长值,作为所述待测激光的波长值。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据多个标定激光在多个标定转角中每个标定转角下入射到所述标准具(2)中,得到所述每个标定转角下的透射率曲线;
根据所述每个标定转角下的透射率曲线,确定位于所述目标波长周期内的透射率峰值对应的标定波长值,其中所述标定转角与所述标定波长值一一对应;
根据所述每个标定转角和相对应的标定波长值,确定转角与波长的对应关系;
根据所述待测激光在所述多个转角中每个转角下,所述第一探测器(51)输出的光强值,确定所述待测激光的光强值与转角的对应关系;
根据所述转角与波长的对应关系,以及所述待测激光的光强值与转角的对应关系,确定所述待测激光的光谱图。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010197614.9A CN113494967B (zh) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 波长测量装置和波长测量的方法 |
PCT/CN2021/081426 WO2021185301A1 (zh) | 2020-03-19 | 2021-03-18 | 波长测量装置和波长测量的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010197614.9A CN113494967B (zh) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 波长测量装置和波长测量的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113494967A CN113494967A (zh) | 2021-10-12 |
CN113494967B true CN113494967B (zh) | 2022-10-18 |
Family
ID=77770154
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010197614.9A Active CN113494967B (zh) | 2020-03-19 | 2020-03-19 | 波长测量装置和波长测量的方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113494967B (zh) |
WO (1) | WO2021185301A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023197310A1 (zh) * | 2022-04-15 | 2023-10-19 | 华为技术有限公司 | 一种检测系统及方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6526079B1 (en) * | 1999-08-10 | 2003-02-25 | Coretek, Inc. | Single etalon optical wavelength reference device |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002202190A (ja) * | 2000-12-27 | 2002-07-19 | Ando Electric Co Ltd | 波長モニタ及び波長モニタ内蔵型波長可変光源 |
EP1371957B1 (en) * | 2002-06-11 | 2008-01-09 | Jobin Yvon S.A.S. | Spectrometer |
GB2399875B (en) * | 2003-03-24 | 2006-02-22 | Tsunami Photonics Ltd | Optical wavelength meter |
US7420686B2 (en) * | 2006-02-23 | 2008-09-02 | Picarro, Inc. | Wavelength measurement method based on combination of two signals in quadrature |
CN102778298A (zh) * | 2011-05-11 | 2012-11-14 | 桂林优西科学仪器有限责任公司 | 基于Etalon的激光波长/频率的测量方法、波长计及使用方法 |
CN103196569B (zh) * | 2013-04-22 | 2016-05-18 | 哈尔滨工业大学(威海) | 一种旋转法布里-珀罗干涉镜测量激光波长的方法 |
CN106940220B (zh) * | 2016-01-04 | 2019-10-08 | 中国计量学院 | 一种简易低成本的激光波长实时测量装置 |
CN107063478A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-08-18 | 深圳大学 | 一种波长测量系统和测量方法 |
CN109084904A (zh) * | 2018-09-28 | 2018-12-25 | 中国计量大学 | 一种基于三f-p标准具的高精度波长测量装置 |
-
2020
- 2020-03-19 CN CN202010197614.9A patent/CN113494967B/zh active Active
-
2021
- 2021-03-18 WO PCT/CN2021/081426 patent/WO2021185301A1/zh active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6526079B1 (en) * | 1999-08-10 | 2003-02-25 | Coretek, Inc. | Single etalon optical wavelength reference device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021185301A1 (zh) | 2021-09-23 |
CN113494967A (zh) | 2021-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPS6021783Y2 (ja) | 光線の波長測定装置 | |
EP0875743B1 (en) | A wavemeter and an arrangement for the adjustment of the wavelength of an optical source | |
US7065112B2 (en) | Wavelength locker | |
JP5226078B2 (ja) | 干渉計装置及びその作動方法 | |
EP1026487B1 (en) | Double pass etalon spectrometer | |
US6859284B2 (en) | Apparatus and method for determining wavelength from coarse and fine measurements | |
JP2002116089A (ja) | 高精度波長計 | |
JP5511163B2 (ja) | 光波干渉による距離測定方法及び装置 | |
US7109471B2 (en) | Optical wavelength determination using multiple measurable features | |
CN109738162A (zh) | 一种利用角度调谐测量f-p标准具参数的装置与方法 | |
JPH0231113A (ja) | 干渉計センサ及び干渉計装置における該センサの使用 | |
JP2007527522A (ja) | レーザ出力の帯域幅を測定する方法及び装置 | |
JP2004509351A (ja) | 光学信号の波長を検出する波長検出器及び方法 | |
CN109084904A (zh) | 一种基于三f-p标准具的高精度波长测量装置 | |
US6683686B2 (en) | Temporally resolved wavelength measurement method and apparatus | |
CN112710455B (zh) | 一种同时测量光学元件反射透射畸变差的方法及装置 | |
CN113494967B (zh) | 波长测量装置和波长测量的方法 | |
CN109029244A (zh) | 多波长激光干涉仪 | |
US4655597A (en) | Micro-displacement measuring apparatus using a semiconductor laser | |
CN109489837A (zh) | 一种基于光学干涉仪的多波长计 | |
CN111157127A (zh) | 一种实时测量激光波长的系统 | |
CN106404695B (zh) | 分光光度计 | |
CN113324665B (zh) | 波长计、获取波长计的参数的方法以及在线校准的方法 | |
US11016036B2 (en) | Reflected light measurement device | |
RU2803971C1 (ru) | Установка для проверки фотоприемных устройств |
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 |