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1、(10)申请公布号 CN 104101483 A (43)申请公布日 2014.10.15 CN 104101483 A (21)申请号 201410258933.0 (22)申请日 2014.06.12 G01M 11/02(2006.01) (71)申请人 中国科学院上海技术物理研究所 地址 200083 上海市虹口区玉田路 500 号 (72)发明人 胡以华 刘豪 舒嵘 洪光烈 葛烨 黄宇翔 (74)专利代理机构 上海新天专利代理有限公司 31213 代理人 郭英 (54) 发明名称 一种扫描共焦腔 F-P 干涉仪自由光谱范围测 量系统 (57) 摘要 本发明公开了一种扫描共焦腔 F-P。
2、 干涉仪自 由光谱范围测量系统 , 系统中激光器通过光纤连 接所述第一光纤耦合器， 第一光纤耦合器的一个 输出端连接所述的声光移频器， 声光移频器的输 出端与第一耦合器的另外一个输出端连接所述第 二光纤耦合器的两个输入端， 第二光纤耦合器的 输出端通过所述聚焦透镜把光聚焦在所述扫描共 焦腔F-P干涉仪中心， 扫描共焦腔F-P干涉仪连接 所述光电探头， 光电探头连接所述时间测量模块。 只需要知道两个频率激光出射的时间信息和声光 移频器的频率信息， 就能算出扫描共焦腔 F-P 干 涉仪自由光谱范围。本方案操作简便， 测量精度 高。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 。
3、1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104101483 A CN 104101483 A 1/1 页 2 1.一种扫描共焦腔F-P干涉仪自由光谱范围测量系统， 包括激光器(1)， 第一光纤耦合 器(2)， 第二光纤耦合器(4)， 声光移频器(3)， 扫描共焦腔F-P干涉仪(6)， 聚焦透镜(5)， 光 电探头 (7)， 时间测量模块 (8)， 其特征在于 ： 所述的激光器(1)通过光纤连接第一光纤耦合器(2)， 第一光纤耦合器(2)的一个输出 端连接声光移频器(3)， 声光移频器(3)的输出端和第一。
4、光纤耦合器(2)的另外一个输出端 分别与第二光纤耦合器 (4) 的两个输入端连接， 第二光纤耦合器 (4) 的输出端通过所述聚 焦透镜(5)把光聚焦在所述扫描共焦腔F-P干涉仪(6)中心， 扫描共焦腔F-P干涉仪(6)连 接所述光电探头 (7)， 光电探头 (7) 连接所述时间测量模块 (8)， 通过时间测量模块 (8) 来 获取两个频率激光出射的时间信息， 并根据声光移频器 (3) 的频率信息计算出扫描共焦腔 F-P 干涉仪自由光谱范围。 2.根据权利要求1所述的一种扫描共焦腔F-P干涉仪自由光谱范围测量系统,其特征 在于 ： 所述的激光器 (1) 为一波长为 F-P 干涉仪工作波长范围内的。
5、连续波激光器。 3.根据权利要求1所述的一种扫描共焦腔F-P干涉仪自由光谱范围测量系统,其特征 在于 ： 所述的声光移频器 (3) 为一使激光频率变化固定频率的仪器。 权 利 要 求 书 CN 104101483 A 2 1/3 页 3 一种扫描共焦腔 F-P 干涉仪自由光谱范围测量系统 技术领域 0001 本发明涉及一种扫描共焦腔 F-P 干涉仪自由光谱范围测量系统。 背景技术 0002 随着高分辨率激光光谱检测， 精密光学测量等技术的不断发展， 扫描共焦腔 F-P 干涉仪作为一种高精度光谱分析仪器， 得到了广泛的应用， 目前检测 F-P 自由光谱范围的 方法主要有频率调制技术， 该技术精度。
6、高， 但系统结构复杂， 并且需要复杂的数据后处理才 能得到 F-P 的自由光谱范围， 但精确测量扫描共焦腔 F-P 干涉仪自由光谱范围的技术并未 出现。 发明内容 0003 本发明提供一种精确测量扫描共焦腔 F-P 干涉仪自由光谱范围的测量系统。解决 了精确快速测量扫描共焦腔 F-P 干涉仪自由光谱范围的问题。 0004 本发明所述测量系统包括激光器， 第一、 第二光纤耦合器， 声光移频器， 扫描共焦 腔 F-P 干涉仪， 聚焦透镜， 光电探头， 时间测量模块。 0005 所述激光器通过光纤连接所述第一光纤耦合器， 第一光纤耦合器的一个输出端连 接所述的声光移频器， 声光移频器的输出端和第一光。
7、纤耦合器的另外一个输出端分别与第 二光纤耦合器的两个输入端连接， 第二光纤耦合器的输出端通过所述聚焦透镜把光聚焦在 所述扫描共焦腔F-P干涉仪中心， 扫描共焦腔F-P干涉仪连接所述光电探头， 光电探头连接 所述时间测量模块。 0006 系统测量原理如下 ： 0007 光电探头得到的信号如图 1 所述， 设 R 为 F-P 腔的腔长， R0为 t0时刻 F-P 腔的腔 长 , 此时波长为 1的激光和 F-P 腔腔长匹配， 从 F-P 腔中出射， R1为 t1时刻 F-P 腔的腔 长 , 此时波长为 2的激光和 F-P 腔腔长匹配， 从 F-P 腔中出射， 波长为 2的激光为波长 为 1的激光移频。
8、得到， R2为 t2时刻 F-P 腔的的腔长 , 根据 F-P 干涉仪相干加强原理， 得 到 ： 0008 k1 2R0 (1) 0009 k2 2R1 (2) 0010 (k+1)1 2R2 (3) 0011 (2) 式减 (1) 式得 ： 0012 k(2-1) 2(R1-R0) (4) 0013 (3) 式减 (1) 式得 ： 0014 1 2(R2-R0) (5) 0015 (4) 式除以 (5) 式得 0016 说 明 书 CN 104101483 A 3 2/3 页 4 0017 设压电陶瓷的扫描速度为 Vs， 则 ： 0018 R0 R+Vst0 (7) 0019 R1 R+Vs。
9、t1 (8) 0020 R2 R+Vst2 (9) 0021 把 (7)、 (8)、 (9) 带入 (6) 式得 ： 0022 0023 由于， 令， 得到 ： 0024 0025 F-P腔的自由光谱范围相对于F-P腔的腔长R， 腔的扫描长度 lR， 因此 R R0 R1 R2， 所以 ： 0026 0027 把 (11) 式代入 (12)， 化简得到 ： 0028 0029 其中声光移频器的移频量即为 f1-f2， T 可以由时间测量模块测得， 这样我们就能 得到 F-P 腔的自由光谱范围。由于近似产生的误差占实际结果的比重为 ： 0030 0031 一般情况， l R， 0032 所述激光。
10、器为一波长为 F-P 干涉仪工作波长范围内的连续波激光器。 0033 所述声光移频器为一台使激光频率发生固定变化的仪器， 因此不限于声光移频 器， 还可以使用其它移频仪器， 如电光移频器。 0034 所述光电探测器为可相应激光波长的光电探测器。 0035 所述时间测量单元可以测量多个脉冲之间的时间间隔。 0036 所述方法测量共焦腔 F-P 干涉仪自由光谱范围需要测量两个频率激光出射的时 间信息。 0037 本发明的有益效果在于 : 0038 1、 使用设备简单， 操作简便， 仅需额外增加一台激光器和其它简单的仪器 ； 0039 2、 本发明测量精度高， 误差小。 说 明 书 CN 10410。
11、1483 A 4 3/3 页 5 附图说明 0040 图 1 为扫描共焦腔 F-P 干涉仪输出的信号 ； 0041 图 2 为扫描共焦腔 F-P 干涉仪自由光谱范围测量系统结构图。 具体实施方式 0042 下面结合附图 2 和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明， 激光光源 1 采用NKT公司的波长可调谐激光器， 输出激光经过普通单模光纤耦合器2分为两路， 一路经 过 60MHz 声光移频器 3 进行移频， 移频之后的信号与光纤耦合器 2 输出的另外一路信号连 接至光纤耦合器 4， 光纤耦合器 4 的出射激光通过聚焦透镜 5 入射至 Thorlabs 公司生产的 SA200 扫描共焦腔 F-P 干涉仪 6 的中心， 光电探头 7 进行光电转换， 输出的信号进入时间测 量单元 8， 由时间测量单元 8 测量脉冲之间的时间间隔， 通过时间间隔和声光移频器的移频 量就能算出 F-P 腔的自由光谱范围。 说 明 书 CN 104101483 A 5 1/1 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104101483 A 6 。