[发明专利]绝对波长校准仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝对波长校准仪，主要适用于波长计和光谱仪。

背景技术

绝对波长是激光的一项基本光学参数。在激光应用中具有重要的作用，例如为了修正光刻机中投影物镜的成像像差、提高设计精度，需要知道绝对激光波长。在激光光谱技术中，为了提高激光输出的稳定性，需要实时测量激光输出波长，并根据输出波长与目标波长的漂移量来调谐光栅等元件调谐激光波长，从而实现激光波长的稳定控制。因此，对激光绝对波长的标定和测量具有重要意义。

先在技术中，采用多个标准具并用迭代算法来校准激光波长，参见文献P.S.Bhatia,C.W.McCluskey，and J.W.Keto,Calibration of aComputer-Controlled Precision Wavemeter for Use with Pulsed Lasers,Appl.Opt.38,2486(1999)。该技术中采用迭代算法，而迭代算法本质上是一种近似算法，不仅其精度难以保证而且运算过程费时。此外，该技术采用空间耦合的方式将校准光源和待测光源耦合到测量系统中时仅有一个端口，两种光源需要分开地连接到系统中才可实现校准的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绝对波长校准仪，该绝对波长校准仪可精确、高速、便捷地校准激光绝对波长。

本发明的技术解决方案如下：

一种绝对波长校准仪，其特征在于该绝对波长校准仪由校准光源、待测光源、第一光纤、第二光纤、光纤耦合器、第三光纤、小孔、抛物面高反镜、光栅、成像透镜、线性光电探测器和电脑组成，上述各部分的位置关系如下：

校准光源经和待测光源分别经第一光纤和第二光纤耦合到光纤耦合器，光束经第三光纤传输到小孔处，发散的光束入射到抛物面高反镜扩束和准直后入射到光栅，衍射光经成像透镜聚焦到线性光电探测器上，电脑对校准光源和待测光源的光斑在线性光电探测器上成像的像素位置分别进行读取和记录，并对数据进行分析和处理。

所述的校准光源是波长已知的窄线宽光源，并且具有较好的波长稳定性。

所述的第一光纤、第二光纤和第三光纤为抗辐射光纤，并在较宽的光谱范围内具有较好的透射率。

所述的抛物面高反镜的曲面镀宽带高反射膜，保证对校准光源和待测光源所包含的光谱均有较高的反射率。

光栅为反射式闪耀光栅，该光栅具有衍射级次高，色散率大，分光效果好的特点。

成像透镜的材料为紫外熔融石英或者氟化钙晶体，以保证在较宽的光谱范围内均具有较好的透射率。

所述的线性光电探测器为线性二极管阵列或线性CCD。

所述的电脑包含数据采集卡和数据分析程序，可对线性光电探测器的像进行读取、记录及数据处理。所述的数据处理即按下列公式进行数据处理，获得待测光源的绝对波长为λ_x：

λx=λr+Δλ=λr+2dhcosαkf(Px-Pr).]]>

其中：λ_r为校准光源绝对波长，P_r和P_x分别为校准光源和待测光源在线性光电探测器上成像的像素位置，h为单位像素宽度，d、α和k分别为光栅的光栅常数、光栅闪耀角和衍射级次，f为成像透镜的焦距。

本发明的技术效果如下：