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1、(10)申请公布号 CN 103398786 A (43)申请公布日 2013.11.20 CN 103398786 A *CN103398786A* (21)申请号 201310350557.3 (22)申请日 2013.08.13 G01J 9/00(2006.01) (71)申请人 中国航空工业集团公司北京长城计 量测试技术研究所 地址 100095 北京市海淀区温泉镇环山村 (72)发明人 梁志国 张大鹏 武腾飞 张力 (54) 发明名称 一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量方法 及装置 (57) 摘要 本发明涉及一种使用飞秒激光频率梳的波长 计测量方法及装置， 属于光物理技术领域和计量。
2、 测试技术领域。 本发明结构简单、 成本低、 易实现， 使用飞秒激光频率梳产生具有众多稳频激光分量 的超连续激光光谱源， 其特点是梳频可以锁定到 原子钟频率上， 且可以微调、 控制和产生所需要的 变化。 使用光栅分光镜或棱镜分光方式， 外加滤光 镜或光阑， 可以从众多飞秒激光频率中选出比较 纯正切频率可以微调控制的稳频激光， 使用该已 知频率的稳频激光分量， 可以实现波长计测量准 确度和测量分辨力的计量校准。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 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。
3、布号 CN 103398786 A CN 103398786 A *CN103398786A* 1/1 页 2 1. 一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量方法， 其特征在于 ： 该方法由飞秒激光频率 梳产生的超连续宽光谱范围的稳频飞秒激光， 稳频飞秒激光经平面反射镜反射后， 注入分 色器件进行衍射分光或折射分光， 提取出所需要的单色激光频率 fn， 再经过滤光镜进行滤 波剔出杂散光干扰， 用半透半反镜提取部分飞秒激光用于已知波长计粗测波长确定 n 值 ； 用计数器 A 对稳频飞秒激光的偏移频率 f0进行测量， 用计数器 B 对稳频飞秒激光的重复频 率 fr进行测量， 则单色激光频率 fn为 fn。
4、=nfr+f0 以单色激光频率 fn为精确值， 可以计量校准被校波长计的测量准确度。 2. 根据权利要求 1 所述的一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量方法， 其特征在于 ： 已知波长计 （8） 为优于 10-7的测量准确度的波长计。 3. 一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量装置， 其特征在于 ： 该装置包括飞秒激光频 率梳 （1） 、 计数器 A（2） 、 计数器 B（3） 、 平面反射镜 （4） 、 分色器件 （5） 、 滤光镜 （6） 、 半透半反 镜 （7） 、 已知波长计 （8） 和被校波长计 （9） ； 由飞秒激光频率梳 （1） 产生的超连续宽光谱范围的稳频飞秒激光， 稳频飞秒激光经。
5、平 面反射镜 （4） 反射后， 注入分色器件 （5） 进行衍射分光或折射分光， 提取出所需要的单色激 光频率 fn， 再经过滤光镜 （6） 进行滤波剔出杂散光干扰， 用半透半反镜 （7） 提取部分飞秒激 光用于已知波长计 （8） 粗测波长确定 n 值 ； 用计数器 A（2） 对稳频飞秒激光的偏移频率 f0 进行测量， 用计数器 B（3） 对稳频飞秒激光的重复频率 fr进行测量， 则单色激光频率 fn为 fn=nfr+f0 以单色激光频率 fn为精确值， 可以计量校准被校波长计 （9） 的测量准确度。 权 利 要 求 书 CN 103398786 A 2 1/3 页 3 一种使用飞秒激光频率梳的。
6、波长计测量方法及装置 技术领域 0001 本发明涉及一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量方法及装置， 属于光物理技术 领域和计量测试技术领域。 背景技术 0002 波长计作为一种精密光波长测量仪器， 一直以精度高、 光谱范围宽、 使用方便等著 称， 与功率计、 光谱仪同属物理光学研究和应用中的基本光学测量仪器设备。 目前其最高分 辨力已经可以达到兆赫兹水平 （0.001nm） 。 0003 波长计准确度的计量校准一直依靠激光光源进行， 由于激光光源产生的激光频率 具有离散性， 互相之间不连续等特征， 导致波长计的测量准确度和测量分辨力一直很难轻 易被计量校准。通常人们只能使用几种不同的激光光源对。
7、其进行测量准确度的校准， 对其 测量分辨力的计量校准一直缺乏有效手段。 发明内容 0004 本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷， 提出一种使用飞秒激光频率梳的波长 计测量方法及装置。 0005 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 0006 本发明的一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量方法， 该方法由飞秒激光频率梳 产生的超连续宽光谱范围的稳频飞秒激光， 稳频飞秒激光经平面反射镜反射后， 注入分色 器件进行衍射分光或折射分光， 提取出所需要的单色激光频率 fn， 再经过滤光镜进行滤波 剔出杂散光干扰， 用半透半反镜提取部分飞秒激光用于已知波长计粗测波长确定 n 值。为 保证 n 不出错误， 。
8、要求已知波长计达到优于 10-7的测量准确度。用计数器 A 对稳频飞秒 激光的偏移频率 f0进行测量， 用计数器 B 对稳频飞秒激光的重复频率 fr进行测量， 则单色 激光频率 fn为 0007 fn=nfr+f0 （1） 0008 以单色激光频率 fn为精确值， 可以计量校准被校波长计的测量准确度。 0009 通过调整偏移频率f0和重复频率fr变动激光频率fn， 可以对被校波长计的测量分 辨力进行计量校准。 通过分色器件进行分光， 然后再通过滤波器件进行滤波， 从中提取出所 需要频率的单色激光， 使用已知波长计对该单色激光进行粗测， 使用计数器对其偏移频率 f0部分和重复频率fr部分进行精确。
9、测量， 飞秒激光频率梳对其偏移频率f0部分进行频率控 制从而最终精确控制和测量该单色激光频率 fn， 使用该频率对被校准的波长计的波长测量 准确度进行计量校准， 通过调节该频率的变化范围计量校准被测量的波长计的分辨力。 0010 本发明的一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量装置， 该装置包括飞秒激光频率 梳 1、 计数器 A2、 计数器 B3、 平面反射镜 4、 分色器件 5、 滤光镜 6、 半透半反镜 7、 已知波长计 8 和被校波长计 9。 0011 由飞秒激光频率梳 1 产生的超连续宽光谱范围的稳频飞秒激光， 稳频飞秒激光经 说 明 书 CN 103398786 A 3 2/3 页 4 平。
10、面反射镜4反射后， 注入分色器件5进行衍射分光或折射分光， 提取出所需要的单色激光 频率fn， 再经过滤光镜6进行滤波剔出杂散光干扰， 用半透半反镜7提取部分飞秒激光用于 已知波长计 8 粗测波长确定 n 值。为保证 n 不出错误， 要求波长计 8 达到优于 10-7的测 量准确度。用计数器 A2 对稳频飞秒激光的偏移频率 f0进行测量， 用计数器 B3 对稳频飞秒 激光的重复频率 fr进行测量， 则单色激光频率 fn为 0012 fn=nfr+f0 （1） 0013 以单色激光频率 fn为精确值， 可以计量校准被校波长计 9 的测量准确度。 0014 通过调整偏移频率f0和重复频率fr变动激。
11、光频率fn， 可以对波长计的测量分辨力 进行计量校准。 0015 有益效果 0016 本发明结构简单、 成本低、 易实现， 使用飞秒激光频率梳产生具有众多稳频激光分 量的超连续激光光谱源， 其特点是梳频可以锁定到原子钟频率上， 且可以微调、 控制和产生 所需要的变化。 使用光栅分光镜或棱镜分光方式， 外加滤光镜或光阑， 可以从众多飞秒激光 频率中选出比较纯正切频率可以微调控制的稳频激光， 使用该已知频率的稳频激光分量， 可以实现波长计测量准确度和测量分辨力的计量校准。 0017 基于宽光谱飞秒激光频率梳产生和控制超连续激光光源和频率计量校准波长计 的方法其特点是使用飞秒激光频率梳产生超连续宽光。
12、谱稳频飞秒激光光源， 并通过飞秒 激光频率梳对该光源产生的激光频率进行调节和控制， 使其波动范围从几赫兹至几十兆赫 兹， 覆盖波长计分辨力和准确度计量校准的需求。使用光栅衍射分光或棱镜衍射分光等措 施， 将飞秒激光中所含的不同频率分量分离出来， 经滤光器件变成频率可调整的单色光， 用 于波长计的测量准确度和测量分辨力计量校准。 附图说明 0018 图 1 为本发明的装置的结构示意图。 具体实施方式 0019 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。 0020 实施例 0021 一种使用飞秒激光频率梳的波长计测量装置， 如图 1 所示， 包括飞秒激光频率梳 1、 测量偏移频率 f0的计数器 2。
13、、 测量重复频率 fr的计数器 3、 平面反射镜 4、 分色器件 5、 滤 光镜 6、 半透半反镜 7、 已知波长计 8、 被校准波长计 9。 0022 由飞秒激光频率梳 1 产生 650nm 950nm 的超连续宽光谱范围的稳频飞秒激光， 用计数器 2 对其偏移频率 f0=20MHz 进行测量， 用计数器 3 对其重复频率 fr=1GHz 进行测量， 经平面反射镜4反射后， 注入分光镜5进行衍射分光或折射分光， 提取出所需要的单色激光 频率fn， 再经过滤光镜6进行滤波剔出杂散光干扰， 用半透半反镜7提取部分飞秒激光用于 已知波长计 8 粗测波长确定 n 值。则激光频率 fn为 0023 fn=nfr+f0 （1） 0024 以激光频率 fn为精确值， 可以计量校准被校波长计 9 的测量准确度。 0025 通过调整偏移频率f0和重复频率fr变动激光频率fn， 可以对波长计的测量分辨力 说 明 书 CN 103398786 A 4 3/3 页 5 进行计量校准。 0026 以上所述为本发明的较佳实施例而已， 本发明不应该局限于该实施例和附图所公 开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改， 都落入本发明保护的范 围。 说 明 书 CN 103398786 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103398786 A 6 。