[发明专利]一种F-P滤光器腔长检测系统及检测方法

说明书

本发明属于光学领域，具体涉及本发明公开了一种F‑P滤光器腔长检测系统及检测方法，F‑P滤光器由滤光器光机组件和滤光器控制器组成，检测腔长时放置在检测系统中，其中检测系统包括光源系统、成像系统和控制及数据采集处理系统，光源系统包括两台稳频激光器、分束器和扩束透镜组；成像系统包括成像透镜组和探测器；控制及数据采集处理系统包括滤光器控制器和中央数据处理单元，滤光器光机组件放置在光源系统和成像系统中间，通过控制及数据采集处理系统改变滤光器腔长，得到滤光器强度调制曲线，计算控制器步长和滤光器腔长。本发明的控制器步长检测精度为1e‑7μm，滤光器腔长检测精度为9e‑4μm，对应的波长漂移量为完全满足高精度太阳二维成像光谱观测的要求。

技术领域

本发明属于光学领域，具体涉及一种F-P滤光器腔长检测系统及检测方法。

背景技术

Fabry-Perot(F-P)滤光器具有很高的光谱分辨率，可以实现极窄带宽的二维成像光谱观测；并且观测时通过改变F-P滤光器腔长，能够获得不同波长的光谱响应，因此得到了广大太阳物理学家的青睐，将其应用于太阳二维成像光谱观测。

在国际上，1997年F-P滤光器开始应用于太阳观测，并且在2000年以后迅速发展，目前国外主要的太阳望远镜都已经配备了F-P滤光器。比如夏威夷的4米太阳望远镜DKIST，美国大熊湖1.6米太阳望远镜NST和德国1.5米太阳望远镜GREGOR等。

在国内，目前还没有F-P滤光器在太阳望远镜上的实际观测应用，主要原因是F-P滤光器的响应波长随滤光器腔长的变化而改变，微小的腔长变化就会导致F-P滤光器的响应波长漂移，致使观测精度下降，无法满足太阳二维成像光谱观测波长精度达到pm量级的要求。目前天文上可以应用的F-P滤光器仅提供腔长的理论值，以及通过滤光器控制器能够调节的腔长变化范围，没有腔长和控制器步数的精确对应关系。所以要将F-P滤光器应用到太阳观测上，必须对滤光器腔长进行检测，确定腔长和控制器步数的精确对应关系，只有通过改变控制器步数获得准确的腔长，F-P滤光器才能产生准确的光谱响应，太阳观测才能得到准确的光谱观测数据。目前国内还没有研究院所能够按照高精度太阳观测的要求对F-P滤光器腔长进行检测。

鉴于F-P滤光器在太阳二维成像光谱观测上表现出的优异性能，国内未来的大口径太阳望远镜也都必将配备F-P滤光器，所以F-P滤光器腔长检测问题亟待解决。

发明内容

本发明解决的技术问题是通过F-P滤光器双波长强度调制曲线，建立准确的滤光器腔长和控制器步数的对应关系，精确的测量控制器步长和滤光器腔长，提供一种F-P滤光器腔长检测系统及检测方法。

本发明的采用如下技术方案：

一种F-P滤光器腔长检测系统，包括光源系统、成像系统和控制及数据采集处理系统；光源系统包括第一稳频激光器、第二稳频激光器、分束器和扩束透镜组；成像系统包括成像透镜组和探测器；控制及数据采集处理系统包括滤光器控制器和中央数据处理单元。

优选的，所述第一稳频激光器与第二稳频激光器的中心波长不同，用于提供两种波长稳定的光束；

分束器，用于将第一稳频激光器和第二稳频激光器的光束合并成一束光束；

扩束透镜组，用于将合并后的光束扩束，形成用于检测F-P滤光器腔长的准直光束；

F-P滤光器由滤光器光机组件和滤光器控制器组成，滤光器光机组件放置在准直光束中待检测，滤光器控制器放置在控制及数据采集处理系统中。

优选的，

所述成像透镜组，用于把从滤光器光机组件中透射出的光束会聚到探测器上；

所述探测器的光敏面位于成像透镜组焦面的离焦位置，用于采集光束的离焦光斑图像。

优选的，滤光器控制器用于改变滤光器光机组件中的腔长；