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波长计

波长计

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定义:准确测量激光波长的器件。波长计是一种干涉仪,可准确测量激光光束的波长。有很多种类的波长计,包括扫描波长计和不包括移动组件的静态波长计。最常用的波长计是采用迈克尔逊干涉仪。

定义:准确检测激光波长的元件。

波长计是一种干涉仪,可确切检测激光光束的波长。有很多种类的波长计股票配资,包括扫描波长计和不包括联通组件的静态波长计。

最常用的波长计是采用迈克尔逊干涉仪。图1是原理图。需要检测的光源发出的光步入迈克尔逊干涉仪,干涉仪的一条干涉臂在一定范围内进行扫描。输出功率随臂长的变化可由光电探测器进行侦测因而可以得到波长。对检测过程的控制和数据进行剖析一般是采用微处理元件。

图1:扫描迈克尔逊波长计。

这种波长计的原理可以拓展到用于检测非单色光源的波谱(参阅光谱仪)。光谱可通过对侦测到的功率随臂长差变化的曲线进行傅里叶变换得到。这种方式称为傅里叶光谱学。

很多诱因还会影响检测的精度:

长度甩尾(温度变化造成)和扫描的缺陷会引入很大的偏差。这种偏差可通过添加已知波长的稳定的参考激光器进行清除。光束形状的缺陷和变化也会影响结果。因此,入射光在步入干涉仪之前须要进行空间混频。当光由单模光纤传输时可进行非常好的检波。如果入射的单模的光,可以采用模式清洁腔。确定讯号振荡周期的准确度主要受限于扫描范围。对于高精度的元件,还有一些其它的效应。例如,入射功率的涨落以及侦测噪音还会对结果有影响。

根据采用的元件的质量,能够实现波长检测的精度为0.01nm。

斐索干涉仪(如图2)采用两个稍为有一些角度的反射平面构成。例如,可以采用一个玻璃楔波长测量,具有几角秒的角度差,其中前表面是部份反射而后表面是全反射的。也有的是采用分离的反射镜。

图2:静态斐索干涉仪。

通常,将两个相同的入射光束叠加,但是两光束有太小的角度,因此可以得到干涉白色,干涉白色的周期与波长有关。入射光束先通过空间滤波器,然后具有较大半径的准直光束步入斐索干涉仪中。

干涉仪白色的形状由CCD阵列检测,数据由微处理器进行处理。

不同类型的波长计的差异主要彰显在:

精度差异在零点几个纳米到大于1pm,取决于波长。不要把精度与帧率混淆:高的精度除了须要高分辨率,还须要整个装置的高稳定性。有些元件有自校验功能。如果要达到很高精度须要不断的进行校正。有些波长计具有外置激光器,其它的则采用外接电源。采用静态元件才能实现更快的检测速率。更适用于检测入射脉冲的波长,有些扫描干涉仪也可以用于此类情况。入射光束可以是自由空间激光光束或则光纤传导。波长计只工作在有限的波长范围。在有些极限波长范围须要采用一些特定类型的波长计。有些波长计可以同时得到波长和线宽。各种显示设备和软件可以让操作更简便。例如,有些波长可以同时显示波长,波数和频度值。

例如,还有基于法布里-珀罗干涉仪的波长计。

波长检测的精度会受好多诱因的影响股票配资,例如,光束的波前畸变。频率检测可以得到更高的精度,且不受这种效应的影响。

采用波长计比光谱仪检测波长更准确。光谱仪的优势在于,它可以给出不同波谱组分的相对功率。有的波长计可以作为光谱仪波长测量,因此可以得到更高的精度。

参考文献

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[6]J. J. Snyder and T. W. Hnsch, “Laser Wavemeters”, in Topics in Applied Physics: Dye Lasers (ed. F. P. Schfer), Springer, Berlin (1973)

参阅:干涉仪,光谱仪,频率检测,光谱学

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