專利名稱：絕對波長校準儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種絕對波長校準儀，主要適用于波長計和光譜儀。
背景技術：
絕對波長是激光的一項基本光學參數(shù)。在激光應用中具有重要的作用，例如為了修正光刻機中投影物鏡的成像像差、提高設計精度，需要知道絕對激光波長。在激光光譜技術中，為了提高激光輸出的穩(wěn)定性，需要實時測量激光輸出波長，并根據(jù)輸出波長與目標波長的漂移量來調(diào)諧光柵等元件調(diào)諧激光波長，從而實現(xiàn)激光波長的穩(wěn)定控制。因此，對激光絕對波長的標定和測量具有重要意義。先在技術中，采用多個標準具并用迭代算法來校準激光波長，參見文獻P. S. Bhatia, C. ff. McCluskey, and J. ff. Keto, "Calibration of aComputer-ControlledPrecision Wavemeter for Use with Pulsed Lasers, "Appl. Opt. 38，2486 (1999)。該技術中采用迭代算法，而迭代算法本質(zhì)上是一種近似算法，不僅其精度難以保證而且運算過程費時。此外，該技術采用空間耦合的方式將校準光源和待測光源耦合到測量系統(tǒng)中時僅有一個端口，兩種光源需要分開地連接到系統(tǒng)中才可實現(xiàn)校準的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種絕對波長校準儀，該絕對波長校準儀可精確、高速、便捷地校準激光絕對波長。本發(fā)明的技術解決方案如下一種絕對波長校準儀，其特征在于該絕對波長校準儀由校準光源、待測光源、第一光纖、第二光纖、光纖稱合器、第三光纖、小孔、拋物面高反鏡、光柵、成像透鏡、線性光電探測器和電腦組成，上述各部分的位置關系如下校準光源經(jīng)和待測光源分別經(jīng)第一光纖和第二光纖耦合到光纖耦合器，光束經(jīng)第三光纖傳輸?shù)叫】滋?，發(fā)散的光束入射到拋物面高反鏡擴束和準直后入射到光柵，衍射光經(jīng)成像透鏡聚焦到線性光電探測器上，電腦對校準光源和待測光源的光斑在線性光電探測器上成像的像素位置分別進行讀取和記錄，并對數(shù)據(jù)進行分析和處理。所述的校準光源是波長已知的窄線寬光源，并且具有較好的波長穩(wěn)定性。所述的第一光纖、第二光纖和第三光纖為抗輻射光纖，并在較寬的光譜范圍內(nèi)具有較好的透射率。所述的拋物面高反鏡的曲面鍍寬帶高反射膜，保證對校準光源和待測光源所包含的光譜均有較高的反射率。光柵為反射式閃耀光柵，該光柵具有衍射級次高，色散率大，分光效果好的特點。成像透鏡的材料為紫外熔融石英或者氟化鈣晶體，以保證在較寬的光譜范圍內(nèi)均具有較好的透射率。所述的線性光電探測器為線性二極管陣列或線性(XD。
所述的電腦包含數(shù)據(jù)采集卡和數(shù)據(jù)分析程序，可對線性光電探測器的像進行讀取、記錄及數(shù)據(jù)處理。所述的數(shù)據(jù)處理即按下列公式進行數(shù)據(jù)處理，獲得待測光源的絕對波長為入χ
權利要求
1.一種絕對波長校準儀，其特征在于該校準儀由校準光源(I)、待測光源(2)、第一光纖(3)、第二光纖(4)、光纖稱合器(5)、第三光纖(6)、小孔(7)、拋物面高反鏡(8)、光柵(9)、成像透鏡(10)、線性光電探測器(11)和電腦(12)組成，上述各部分的位置關系如下所述的校準光源(I)和待測光源(2)分別經(jīng)第一光纖(3)和第二光纖(4)與所述的光纖耦合器(5 )的輸入端相連,該光纖稱合器(5 )的輸出的稱合光束經(jīng)第三光纖(6 )傳輸?shù)剿龅男】?7)處，由該小孔(7)發(fā)散的光束經(jīng)所述的拋物面高反射鏡(8)擴束和準直后入射到所述的光柵(9)，所述的校準光源(I)和待測光源(2)經(jīng)該光柵(9)的衍射后經(jīng)所述的成像透鏡(10)成像在所述的線性光電探測器(11)上，所述的電腦(12)對校準光源(I)和待測光源(2)的光斑在線性光電探測器(11)上成像的像素位置分別進行讀取和記錄，進行數(shù)據(jù)處理，得到待測光源(2)的絕對波長。
2.根據(jù)權利要求I所述的絕對波長校準儀，其特征在于所述的校準光源(I)是波長已知的窄線寬光源，并且具有較好的波長穩(wěn)定性。
3.根據(jù)權利要求I所述的波長校準儀，其特征在于所述的第一光纖(3)、第二光纖(4)和第三光纖(6)為抗輻射光纖，在較寬的光譜范圍內(nèi)具有較好的透射率。
4.根據(jù)權利要求I所述的絕對波長校準儀，其特征在于所述的拋物面高反鏡(8)的曲面鍍寬帶高反射膜，保證對校準光源(I)和待測光源(2)所包含的光譜均有較高的反射率。
5.根據(jù)權利要求I所述的絕對波長校準儀，其特征在于所述的光柵(8)為反射式閃耀光柵，該光柵具有衍射級次高，色散率大，分光效果好的特點。
6.根據(jù)權利要求I所述的絕對波長校準儀，其特征在于所述的成像透鏡(10)由紫外熔融石英或氟化鈣晶體制成，以保證在較寬的光譜范圍內(nèi)均具有較好的透射率。
7.根據(jù)權利要求I所述的絕對波長校準儀，其特征在于所述的線性光電探測器(11)為線性二極管陣列或線性CCD。
8.根據(jù)權利要求I所述的絕對波長校準儀，其特征在于所述的電腦(12)的數(shù)據(jù)處理即按下列公式進行數(shù)據(jù)處理，獲得待測光源(2)的絕對波長為λχ :
全文摘要
一種絕對波長校準儀，由校準光源、待測光源、第一光纖、第二光纖、光纖耦合器、第三光纖、小孔、拋物面高反鏡、光柵、成像透鏡、線性光電探測器和電腦組成。本發(fā)明采用光纖耦合器將校準光源和待測光源輸入到測量系統(tǒng)，有效地解決了空間對準和光路同軸的問題，并降低了波長校準儀的空間尺寸。根據(jù)待測波長與校準光源在線性光電探測器上成像的距離、成像透鏡的焦距和光柵常數(shù)可得到待測光源的絕對波長。本發(fā)明可精確、方便地校準波長計或光譜儀的波長。
文檔編號G01J9/00GK102928094SQ20121048405
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權日2012年11月23日
發(fā)明者張海波, 袁志軍, 周軍, 樓祺洪, 魏運榮 申請人:中國科學院上海光學精密機械研究所