【摘要】：提出并研究了一種基于雙F-P標(biāo)準(zhǔn)具和光學(xué)線性濾波器的全光纖實(shí)時(shí)的激光波長(zhǎng)測(cè)量方案。光學(xué)線性濾波器用于激光波長(zhǎng)的粗略測(cè)量,雙F-P標(biāo)準(zhǔn)具用于確定激光波長(zhǎng)的精確值。通過(guò)微小地調(diào)諧其中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)具的光束入射角,使其波長(zhǎng)響應(yīng)曲線產(chǎn)生相應(yīng)相移,然后結(jié)合參考標(biāo)準(zhǔn)具的波長(zhǎng)響應(yīng)曲線,可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)C波段范圍無(wú)盲區(qū)的補(bǔ)償測(cè)量。通過(guò)討論不同相移量的組合方式,提出了一種適用于任意相移量的波長(zhǎng)判斷方法,可以實(shí)現(xiàn)達(dá)到的測(cè)量精度為?1.38pm。該波長(zhǎng)測(cè)量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、測(cè)量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。本論文在分析介紹了國(guó)內(nèi)外的激光波長(zhǎng)測(cè)量方法的基礎(chǔ)上,總結(jié)比較了各自的優(yōu)點(diǎn)和不足,提出了基于雙F-P標(biāo)準(zhǔn)具的波長(zhǎng)測(cè)量方案;從原理和特性兩方面深入研究了法布里-珀羅的干涉效應(yīng),并對(duì)法布里-珀羅干涉條紋的精細(xì)度和自由光譜范圍參數(shù)和對(duì)角度的敏感特性做了詳細(xì)介紹;論文給出了固體腔F-P標(biāo)準(zhǔn)具的材料特性和光纖準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);對(duì)雙F-P標(biāo)準(zhǔn)具波長(zhǎng)測(cè)量的整體光路框架做了詳細(xì)分析,包括線性濾波器的粗略測(cè)量部分和雙F-P標(biāo)準(zhǔn)具的精確測(cè)量部分,并介紹了各設(shè)備的工作參數(shù)和硬件電路的實(shí)現(xiàn)方法;提出了兩種不同標(biāo)準(zhǔn)具組合搭配的波長(zhǎng)測(cè)量方法,詳細(xì)分析了兩種組合方案下波長(zhǎng)響應(yīng)曲線的特點(diǎn)和兩者的優(yōu)缺點(diǎn),提出了適用于兩方案的波長(zhǎng)判斷方法,并通過(guò)對(duì)不同波形相移量的盲區(qū)分析,篩選出了最優(yōu)的波長(zhǎng)測(cè)量方案;以實(shí)驗(yàn)測(cè)量的數(shù)據(jù)表明該系統(tǒng)的波長(zhǎng)測(cè)量精度可達(dá)到?1.38pm,測(cè)量范圍為1520nm-1570nm,同時(shí)還對(duì)波長(zhǎng)測(cè)量裝置的穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試。
【圖文】：

圖 1. 1 圖（a）和（b）分別為 Michelson 干涉的光路和波長(zhǎng)測(cè)量裝置1M 和2M 分別為可移動(dòng)平面反射鏡和穩(wěn)固的平面反射鏡，兩者相互垂直，'2M為2M 在光路(1)中相對(duì)于平板1G 所成的虛像，入射激光 S 通過(guò)透鏡 L 在焦平面上匯聚成點(diǎn)光源，然后分別經(jīng)過(guò)分束鏡1G 和補(bǔ)償鏡2G ，在分光鏡1G 的后表面，一束光線由平面鏡1M 反射形成光路(1),另一透射光經(jīng)2M 反射形成光路（2），其特征是當(dāng)1M 移動(dòng)的距離為 2時(shí)，所產(chǎn)生的干涉條紋就會(huì)吞進(jìn)或吐出一條。通過(guò)運(yùn)用Michelson 干涉原理，結(jié)合參考激光器，圖 1.1（b）為典型的 Michelson 干涉型波長(zhǎng)計(jì)，1C 和2C 平行安裝在同一活動(dòng)反射器中。通過(guò)調(diào)節(jié)可動(dòng)的反射鏡之間的間距 L，參考激光的干涉條紋數(shù)量rN 與波長(zhǎng)r 的關(guān)系為 4r r rN n L （1-1）rn 為參考激光在空氣中的折射率。待測(cè)激光波長(zhǎng)關(guān)系可表示為 4u u uN n L （1-2）待測(cè)激光的干涉條紋數(shù)量與波長(zhǎng)分別表示為uN 與 u，相應(yīng)的空氣折射率為

度可達(dá)到-86.4 10[10]。力學(xué)系王新等人提出了一種基于外和外差干涉儀實(shí)現(xiàn)激光波長(zhǎng)的測(cè)量涉強(qiáng)度，所以可適用于強(qiáng)度不穩(wěn)定nm，精度高達(dá)-82 10[11]。量實(shí)驗(yàn)室通過(guò)未知波長(zhǎng)和參考波長(zhǎng)出了一種新型基于邁克爾遜干涉儀度為±0.2ppm 和±10pm，分別對(duì)型波長(zhǎng)測(cè)量方法構(gòu)的劃分，通常可以分為 Fizeau 平涉儀如圖 1.2，主要應(yīng)用于面形檢驗(yàn)測(cè)量，，F(xiàn)izeau 球面干涉儀如圖 1.3，GY-1 型激光球面干涉儀為例[13-15]。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)計(jì)量大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN249

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本文編號(hào)：2591647