[发明专利]基于飞秒光频梳的法-珀干涉绝对距离测量方法及装置

权利要求书

1.一种基于飞秒光频梳的法-珀干涉绝对距离测量方法，其特征在于，同时采用两台可调谐激光器发射激光，利用Pound-Drever-Hall方法将所述两台激光器的激光波长分别锁定至待测法-珀腔的两个相隔N个自由光谱范围FSR的透射峰上，然后用波长计和光频梳系统分别测定所述两束激光的绝对频率，从而得到待测法-珀腔的自由光谱范围FSR，由公式获得待测法-珀腔的腔长，其中FSR为自由光谱范围，c为光速，L为待测腔长，N为正整数，取值取决于所述可调谐激光器的调谐范围和被测腔的自由光谱范围，其中所述光频梳系统已将重复频率和偏置频率锁定至微波频率基准。

2.根据权利要求1所述的基于飞秒光频梳的法-珀干涉绝对距离测量方法，其特征在于，所述待测法-珀腔处于真空隔振腔中。

3.根据权利要求1所述的基于飞秒光频梳的法-珀干涉绝对距离测量方法，其特征在于，所述可调谐激光器的频率能够在百GHz量级及以上范围内无跳模调谐，再根据待测法-珀腔的腔长，N取1至20之间的整数。

4.一种实现权利要求1所述绝对距离测量方法的装置，其特征在于，包括：

第一可调谐激光器系统：其中包括第一激光驱动器(0-1)，第一激光驱动器(0-1)的输出接第一可调谐激光器(1-1)，第一可调谐激光器(1-1)的输出依次经第一光隔离器(2-1)和第一保偏光纤准直器(3-1)耦合进入第一保偏光纤(4-1)；

第二可调谐激光器系统：其中包括第二激光驱动器(0-2)，第二激光驱动器(0-2)的输出接第二可调谐激光器(1-2)，第二可调谐激光器(1-2)的输出依次经第二光隔离器(2-2)和第二保偏光纤准直器(3-2)耦合进入第二保偏光纤(4-2)；

第一激光频率调制系统：其中包括第一光纤电光调制器(5-1)，第一光纤电光调制器(5-1)的输入端连接第一保偏光纤(4-1)，第一电光调制器驱动器(6-1)的输出接第一光纤电光调制器(5-1)实现对其的驱动控制，第一光纤电光调制器(5-1)的输出接第三保偏光纤(4-3)；

第二激光频率调制系统：其中包括第二光纤电光调制器(5-2)，第二光纤电光调制器(5-2)的输入端连接第二保偏光纤(4-2)，第二电光调制器驱动器(6-2)的输出接第二光纤电光调制器(5-2)实现对其的驱动控制，第二光纤电光调制器(5-2)的输出接第四保偏光纤(4-4)；

保偏光纤分光系统：其中包括连接在第一激光频率调制系统输出端的第一保偏光纤耦合器(7-1)，第一保偏光纤耦合器(7-1)的输出分成两路分别接第五保偏光纤(4-5)和第六保偏光纤(4-6)；以及连接在第二激光频率调制系统输出端的第二保偏光纤耦合器(7-2)，第二保偏光纤耦合器(7-2)的输出分成两路分别接第七保偏光纤(4-7)和第八保偏光纤(4-8)；第五保偏光纤(4-5)和第七保偏光纤(4-7)的输出接第三保偏光纤耦合器(7-3)的输入，耦合成一路后，由第九保偏光纤(4-9)输出；

法-珀腔锁定系统：其中包括与第九保偏光纤(4-9)连接的第三保偏光纤准直器(3-3)，第三保偏光纤准直器(3-3)接第三光隔离器(2-3)，与第三光隔离器(2-3)输出光路径上依次设置模式匹配透镜系统(8)、偏振分光棱镜(9)、四分之一玻片(10)和待测法-珀腔(11)，待测法-珀腔(11)设置在真空隔振腔(19)中，从待测法-珀腔(11)反射的光经四分之一玻片(10)和偏振分光棱镜(9)后的路径上设置高速光探测器(13)，产生的电信号输入到锁定电路(18)，基于Pound-Drever-Hall方法，锁定电路(18)产生相应的控制信号，控制第一可调谐激光驱动器(0-1)和第二可调谐激光驱动器(0-2)，将第一可调谐激光器(1-1)和第二可调谐激光器(1-2)的出射光的中心频率分别锁定至特定的透射峰上；

激光频率测量及计算控制系统：其中包括一个光纤光开关(14)，光纤光开关(14)的一端接第六保偏光纤(4-6)和第八保偏光纤(4-8)，光纤光开关(14)的另一端通过第十保偏光纤(4-10)接第四保偏光纤耦合器(7-4)，第四保偏光纤耦合器(7-4)的输出分成两路，一路通过第十一保偏光纤(4-11)接波长计(15)，另一路通过第十二保偏光纤(4-12)接飞秒光频梳系统(16)，波长计(15)和飞秒光频梳系统(16)的输出都接计算机(17)，计算机控制整个测量系统的协同工作，控制锁定电路(18)将第一可调谐激光器(1-1)和第二可调谐激光器(1-2)输出激光的中心频率分别锁定至待测法-珀腔(11)的相隔N个自由光谱范围的透射峰上，计算机(17)同时控制设置在待测法-珀腔(11)一个腔镜上的压电陶瓷(12)使该腔镜产生位移。