一種新型脈沖激光線寬測量裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種新型脈沖激光線寬測量裝置，包括依次水平間隔設置的耦合透鏡、FP掃描干涉儀、小孔光闌、濾波片和探測器，以及壓電陶瓷、壓電陶瓷驅動電源和示波器，且FP掃描干涉儀包括前腔鏡和后腔鏡，壓電陶瓷設于后腔鏡的背面、并與壓電陶瓷驅動電源的電源輸出端連接；探測器的信號輸出端與示波器連接，示波器的電壓信號采集端與壓電陶瓷驅動電源的電源輸出端連接。這樣，即可使用FP掃描干涉儀對脈沖激光線寬進行測量，解決脈沖激光線寬在線實時測量的問題，對脈沖重復頻率大于等于1Hz、脈沖寬度大于等于100ps的單縱?；蚨嗫v模脈沖激光線寬測量，且結構簡單、制作難度低、性能穩(wěn)定，可應用于各種波長脈沖激光線寬的測量。
【專利說明】
一種新型脈沖激光線寬測量裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于激光線寬測量設備技術領域，尤其涉及一種新型脈沖激光線寬測量裝置。
【【背景技術】】
[0002]目前，對于激光線寬測量，常用的方法有自零差、自外差、邁克爾遜干涉儀、馬赫澤德干涉儀、FP干涉儀等。其中，前兩種具有最高的精度，當選取合適光纖長度，激光線寬是洛倫茲線型時，精度高于IkHz;經過仔細調整的邁克爾遜干涉儀、馬赫澤德干涉儀精度可以達到30kHz ;使用腔鏡元件的FP干涉儀精度限制在IMHz，光纖型FP干涉儀精度可提高到4kHz。在這些線寬測量方法中，FP干涉儀最容易使用，往往制作成FP標準具或FP掃描干涉儀兩種形式進行激光線寬測量，比如:對于連續(xù)激光線寬一般使用FP掃描干涉儀進行測量，對于脈沖激光線寬測量一般使用FP標準具進行測量，同時也有通過對比多縱模和單縱模脈沖時間平滑性做出評估，或是通過測試光譜并計算激光器縱模間隔進行推斷的。
【
【發(fā)明內容】
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[0003]為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種使用FP掃描干涉儀對脈沖激光線寬進行測量，解決脈沖激光線寬在線實時測量的問題，并可對脈沖重復頻率大于等于1Hz、脈沖寬度大于等于10ps的單縱?；蚨嗫v模脈沖激光線寬測量的新型脈沖激光線寬測量裝置。
[0004]本發(fā)明解決現有技術問題所采用的技術方案為:
[0005]—種新型脈沖激光線寬測量裝置，包括有耦合透鏡、FP掃描干涉儀、壓電陶瓷、壓電陶瓷驅動電源、小孔光闌、濾波片、探測器和示波器;其中，所述耦合透鏡、FP掃描干涉儀、小孔光闌、濾波片和探測器依次水平間隔設置，且FP掃描干涉儀包括前腔鏡和后腔鏡，所述壓電陶瓷設于后腔鏡的背面、并與壓電陶瓷驅動電源的電源輸出端連接;所述探測器的信號輸出端與示波器連接，所述示波器的電壓信號采集端與壓電陶瓷驅動電源的電源輸出端連接。
[0006]進一步地，所述壓電陶瓷在額定電壓下伸縮量至少為被測激光波長的1-2倍。
[0007]進一步地，所述壓電陶瓷驅動電源輸出頻率為0.0OlHz到I OOHz連續(xù)可調的幅值為壓電陶瓷額定電壓的鋸齒波或三角波。
[0008]進一步地，所述耦合透鏡是實現被測激光與FP掃描干涉儀橫模之間匹配的球面透鏡或非球面透鏡。
[0009]進一步地，所述前腔鏡和后腔鏡是平面鏡或凹面鏡，共同構成平平結構、平凹結構、凹平結構或雙凹結構的FP掃描干涉儀。
[0010]進一步地，所述小孔光闌是用于對FP掃描干涉儀輸出激光進行空間濾波的孔徑大小可變或固定不變的光闌。
[0011]進一步地，所述濾波片是用于對FP掃描干涉儀輸出激光進行光譜濾波的吸收型或反射型濾光片。
[0012]進一步地，所述探測器是用于對激光進行探測從而將光信號轉變?yōu)殡娦盘柕母咚倩虻退偬綔y器。
[0013]進一步地，所述探測器是硅光電池、光電二極管、光電三極管、PIN光電二極管或雪崩光電二極管。
[0014]進一步地，所述示波器是具有探測通道耦合阻抗設置和多種檢測模式設置的數字示波器。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:
[0016]本發(fā)明通過上述技術方案，即可使用通常用于連續(xù)激光線寬測量的FP掃描干涉儀對脈沖激光線寬進行測量，解決脈沖激光線寬在線實時測量的問題，實現對脈沖重復頻率大于等于1Hz、脈沖寬度大于等于10ps的單縱?；蚨嗫v模脈沖激光線寬測量，而且結構簡單、制作難度低、工作性能穩(wěn)定，可廣泛應用于各種波長脈沖激光線寬的測量。
【【附圖說明】】
[0017]圖1是本發(fā)明所述一種新型脈沖激光線寬測量裝置實施例的結構原理示意圖。
【【具體實施方式】】
[0018]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0019]如圖1中所示:
[0020]本發(fā)明實施例提供了一種新型脈沖激光線寬測量裝置，包括有耦合透鏡1、FP掃描干涉儀2、壓電陶瓷3、壓電陶瓷驅動電源4、小孔光闌5、濾波片6、探測器7和示波器8，所述耦合透鏡1、FP掃描干涉儀2、小孔光闌5、濾波片6和探測器7依次水平間隔設置，且FP掃描干涉儀2包括前腔鏡21和后腔鏡22，所述壓電陶瓷3設于后腔鏡22的背面、并與壓電陶瓷驅動電源4的電源輸出端連接;所述探測器7的信號輸出端與示波器8連接，所述示波器8的電壓信號采集端與壓電陶瓷驅動電源4的電源輸出端連接。
[0021]其中，所述耦合透鏡I可以是實現被測激光9與FP掃描干涉儀2橫模之間匹配的球面透鏡或非球面透鏡;所述前腔鏡21和后腔鏡22均可以是平面鏡或凹面鏡，共同構成平平結構、平凹結構、凹平結構或雙凹結構的FP掃描干涉儀2 ；所述壓電陶瓷3在額定電壓下伸縮量至少為被測激光波長的1-2倍，所述壓電陶瓷驅動電源4輸出頻率為0.0OlHz到10Hz連續(xù)可調的幅值為壓電陶瓷3額定電壓的鋸齒波或三角波;所述小孔光闌5可以是用于對FP掃描干涉儀2輸出激光進行空間濾波的孔徑大小可變或固定不變的光闌;所述濾波片6可以是用于對FP掃描干涉儀2輸出激光進行光譜濾波的吸收型或反射型濾光片;所述探測器7可以是用于對激光進行探測從而將光信號轉變?yōu)殡娦盘柕母咚倩虻退偬綔y器，如硅光電池、光電二極管、光電三極管、PIN光電二極管或雪崩光電二極管;所述示波器8是數字示波器，如可以設置探測通道的耦合阻抗、設置采樣模式、峰值檢測模式、輪廓檢測模式、平均檢測模式等多種檢測模式的數字示波器。
[0022]本發(fā)明所述新型脈沖激光線寬測量裝置工作時，首先被測脈沖激光器9發(fā)出的激光(該激光的脈沖重復頻率大于等于IHz或更低，脈沖寬度大于等于lOOps，縱模結構是單縱?；蚨嗫v模。)經耦合透鏡I耦合匹配后進行FP掃描干涉儀2;然后壓電陶瓷驅動電源4為壓電陶瓷3提供鋸齒波或三角波電壓，以改變前腔鏡21和后腔鏡22之間距離，實現對被測脈沖激光器9發(fā)出的激光線寬進行掃描;接著經后腔鏡22透過的激光依次經小孔光闌5和濾波片6分別進行空間濾波和光譜濾波后，由探測器7接收;最后探測器7將接收激光的光信號轉換為電信號、并傳送至示波器8，與此同時示波器8實時采集壓電陶瓷驅動電源4的鋸齒波或三角波電壓。
[0023]以下通過幾個例子對本發(fā)明所述新型脈沖激光線寬測量裝置的結構和技術效果作進一步說明。
[0024]例子一:
[0025]本發(fā)明所述脈沖激光線寬測量裝置的耦合透鏡I是焦距10mm的平凸球面鏡;所述FP掃描干涉儀2的前腔鏡21和后腔鏡22均為凹面鏡，凹面曲率半徑均為75mm，鍍制對1064nm反射率為98 %的高反膜層，另一面均為平面，鍍制對1064nm透過率為高于99.8 %的減反膜層，兩腔鏡之間距離為75mm，組成共焦掃描干涉儀結構;所述壓電陶瓷3的額定電壓為200V，最大伸縮量為Iym;所述壓電陶瓷驅動電源4輸出鋸齒波電壓，幅值為200V，頻率為0.0OlHz至IJlOOHz連續(xù)可調(這里固定在1Hz);所述小孔光闌5直徑2mm，空間濾波，僅使得2mm范圍的光透過;所述濾光片6為吸收型濾光片，光譜濾波，僅使得1064nm激光透過;所述探測器7為低速探測器，選用硅光電池，500 Ω取樣電阻時其上升時間小于1.2ys;所述示波器8為Tektronix TDS 3032C，帶寬300MHz，采樣速率2.5GS/s，且示波器設置為1ΜΩ阻抗匹配和采樣模式。通過該脈沖激光線寬測量裝置即可對1064nm被動調Q行波腔激光器輸出的單縱模、頻率為I OkHz、脈沖寬度為40ns的激光線寬進行測量。
[0026]例子二:
[0027]本發(fā)明所述脈沖激光線寬測量裝置的耦合透鏡I是焦距10mm的平凸球面鏡;所述FP掃描干涉儀2的前腔鏡21和后腔鏡22均為凹面鏡，凹面曲率半徑均為75mm，鍍制對1064nm反射率為98 %的高反膜層；另一面均為平面，鍍制對1064nm透過率為高于99.8 %的減反膜層，兩腔鏡之間距離為75mm，組成共焦掃描干涉儀結構;所述壓電陶瓷3的額定電壓為200V，最大伸縮量為Iym;所述壓電陶瓷驅動電源4輸出鋸齒波電壓，幅值為200V，頻率為0.0OlHz至IJ100Η連續(xù)可調(這里固定在0.01Hz)；所述小孔光闌5直徑2mm，空間濾波，僅使得2mm范圍的光透過;所述濾光片6為吸收型濾光片，光譜濾波，僅使得1064nm激光透過;所述探測器7為高速探測器，選用Newport:818-BB_21，其上升時間小于200ps;所述示波器8為TektronixTDS 3032C，帶寬300MHz，采樣速率2.5GS/s，且示波器設置為50 Ω阻抗匹配和峰值檢測模式。通過該脈沖激光線寬測量裝置即可對1064nm被動調Q行波腔激光器輸出的單縱模、頻率為1Hz、脈沖寬度為40ns的激光線寬進行測量。
[0028]例子三:
[0029]本發(fā)明所述脈沖激光線寬測量裝置的耦合透鏡I是焦距10mm的平凸球面鏡;所述FP掃描干涉儀2的前腔鏡21和后腔鏡22均為平面鏡，一面鍍制對1064nm反射率為98%的高反膜層，另一面鍍制對1064nm透過率為高于99.8%的減反膜層，兩腔鏡之間距離為30mm，組成平平腔掃描干涉儀結構;所述壓電陶瓷3的額定電壓為200V，最大伸縮量為2μπι;所述壓電陶瓷驅動電源4輸出鋸齒波電壓，幅值為200V，頻率為0.00 IHz到100Η連續(xù)可調(這里固定在10Hz);所述小孔光闌5直徑2_，空間濾波，僅使得2mm范圍的光透過;所述濾光片6為吸收型濾光片，光譜濾波，僅使得1064nm激光透過；所述探測器7為高速探測器，選用ThorlabsDET10C/M，其上升時間小于7ns;所述示波器8為Tektronix TDS 3032C，帶寬300MHz，采樣速率2.5GS/s，且示波器設置為1ΜΩ阻抗匹配和采樣模式。通過該脈沖激光線寬測量裝置即可對1064nm被動調Q駐波腔激光器輸出的多縱模、頻率為30kHz、脈沖寬度為14ns的激光線寬進行測量。
[0030]這樣，本發(fā)明所述新型脈沖激光線寬測量裝置即可使用通常用于連續(xù)激光線寬測量的FP掃描干涉儀對脈沖激光線寬進行測量，解決脈沖激光線寬在線實時測量的問題，實現對脈沖重復頻率大于等于IHz(甚至更低脈沖重復頻率)、脈沖寬度大于等于10ps的單縱?；蚨嗫v模脈沖激光線寬測量，而且該裝置結構簡單、制作難度低、工作性能穩(wěn)定，可廣泛應用于各種波長脈沖激光線寬的測量。
[0031]以上內容是結合具體的優(yōu)選技術方案對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種新型脈沖激光線寬測量裝置，其特征在于:包括有耦合透鏡(I)、FP掃描干涉儀(2)、壓電陶瓷(3)、壓電陶瓷驅動電源(4)、小孔光闌(5)、濾波片(6)、探測器(7)和示波器(8);其中，所述耦合透鏡(1)、FP掃描干涉儀(2)、小孔光闌(5)、濾波片(6)和探測器(7)依次水平間隔設置，且FP掃描干涉儀(2)包括前腔鏡(21)和后腔鏡(22)，所述壓電陶瓷(3)設于后腔鏡(22)的背面、并與壓電陶瓷驅動電源(4)的電源輸出端連接;所述探測器(7)的信號輸出端與示波器(8)連接，所述示波器(8)的電壓信號采集端與壓電陶瓷驅動電源(4)的電源輸出端連接。2.根據權利要求1所述新型脈沖激光線寬測量裝置，其特征在于:所述壓電陶瓷(3)在額定電壓下伸縮量至少為被測激光波長的1-2倍。3.根據權利要求2所述新型脈沖激光線寬測量裝置，其特征在于:所述壓電陶瓷驅動電源(4)輸出頻率為0.0O IHz到I OOHz連續(xù)可調的幅值為壓電陶瓷(3)額定電壓的鋸齒波或三角波。4.根據權利要求1或2或3所述新型脈沖激光線寬測量裝置，其特征在于:所述耦合透鏡(I)是實現被測激光(9)與FP掃描干涉儀(2)橫模之間匹配的球面透鏡或非球面透鏡。5.根據權利要求1或2或3所述新型脈沖激光線寬測量裝置，其特征在于:所述前腔鏡(21)和后腔鏡(22)是平面鏡或凹面鏡，共同構成平平結構、平凹結構、凹平結構或雙凹結構的FP掃描干涉儀(2)。6.根據權利要求1或2或3所述新型脈沖激光線寬測量裝置，其特征在于:所述小孔光闌(5)是用于對FP掃描干涉儀(2)輸出激光進行空間濾波的孔徑大小可變或固定不變的光闌。7.根據權利要求1或2或3所述新型脈沖激光線寬測量裝置，其特征在于:所述濾波片(6)是用于對FP掃描干涉儀(2)輸出激光進行光譜濾波的吸收型或反射型濾光片。8.根據權利要求1或2或3所述新型脈沖激光線寬測量裝置，其特征在于:所述探測器(7)是用于對激光進行探測從而將光信號轉變?yōu)殡娦盘柕母咚倩虻退偬綔y器。9.根據權利要求8所述新型脈沖激光線寬測量裝置，其特征在于:所述探測器(7)是硅光電池、光電二極管、光電三極管、PI N光電二極管或雪崩光電二極管。10.根據權利要求1或2或3所述的新型脈沖激光線寬測量裝置，其特征在于:所述示波器(8)是具有探測通道耦合阻抗設置和多種檢測模式設置的數字示波器。
【文檔編號】G01B11/02GK106052566SQ201610571861
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月19日
【發(fā)明人】薛竣文, 蘇秉華
【申請人】北京理工大學珠海學院