[发明专利]基于扫频激光的光纤干涉仪臂长差测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于扫频激光的光纤干涉仪臂长差测量装置，其特征在于，该装置包括线性扫频激光器、光纤分束器、气体腔光路、待测光纤干涉仪光路、数据采集卡和分析处理模块；

所述线性扫频激光器，用于发出激光波长周期性线性变化的扫频激光；

所述光纤分束器，用于将扫频激光分为两路，分别进入气体腔光路和待测光纤干涉仪光路；

所述气体腔光路，用于对进入该气体腔光路的扫频激光进行选择性吸收，并产生气体吸收谱线；

所述待测光纤干涉仪光路，用于产生等频率间隔的拍频信号，并以此为频率基准，对气体腔光路的吸收谱线的电信号进行等频率间隔重采样；

所述数据采集卡，用于采集气体腔光路和待测光纤干涉仪光路的电压信号；

所述分析处理模块，用于对采集气体腔光路和待测光纤干涉仪光路的电压信号进行处理分析，计算气体腔吸收光谱中每两个点之间对应的光频域上的频率间隔，根据该光频域上的频率间隔计算时延，最后根据时延计算待测光纤干涉仪光路的臂长差；

其中“计算气体腔吸收光谱中每两个点之间对应的光频域上的频率间隔”具体为：

过滤气体腔吸收光谱的抖动；

计算气体腔吸收光谱中所有特征吸收线对应的横坐标数值；

将特征吸收线对应的光波长转化成光频率；

将横坐标数值与光频率数值两组数据做线性拟合，线性拟合后的直线斜率为频率间隔。

2.根据权利要求1所述的基于扫频激光的光纤干涉仪臂长差测量装置，其特征在于，所述气体腔光路包括顺次连接的特定气体腔、第一光电探测器、放大滤波电路，所述特定气体腔与所述光纤分束器连接，所述放大滤波电路与所述数据采集卡连接。

3.根据权利要求1所述的基于扫频激光的光纤干涉仪臂长差测量装置，其特征在于，所述待测光纤干涉仪光路包含光纤隔离器、待测光纤干涉仪、第二光电探测器；所述光纤隔离器的一端与所述光纤分束器连接，另一端与所述待测光纤干涉仪连接；所述第二光电探测器与所述数据采集卡连接；所述待测光纤干涉仪产生拍频光信号，并经过所述第二光电探测器转化成电压信号。

4.根据权利要求1所述的基于扫频激光的光纤干涉仪臂长差测量装置，其特征在于，待测光纤干涉仪为迈克尔逊光纤干涉仪或者马赫曾德光纤干涉仪。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于扫频激光的光纤干涉仪臂长差测量装置，其特征在于，所述气体腔光路为Ｈ^1３ＣＮ气体腔光路或者HF气体吸收腔光路。

6.一种基于扫频激光的光纤干涉仪臂长差测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

由线性扫频激光器发出的线性扫频激光经过光纤分束器分为两路，一路进入气体腔光路，一路进入待测光纤干涉仪光路；

两路光分别产生气体腔吸收谱线信号和待测光纤干涉仪产生的等频率间隔的拍频信号；

采集待测光纤干涉仪的拍频信号，并以其为频率基准，对气体腔光路的吸收谱线的电信号进行等频率间隔重采样；

对采集的信号进行分析处理，计算气体腔吸收光谱中每两个点之间对应的光频域上的频率间隔，根据该光频域上的频率间隔计算时延，最后根据时延计算待测光纤干涉仪光路的臂长差；

其中步骤“计算气体腔吸收光谱中每两个点之间对应的光频域上的频率间隔”具体为：

过滤气体腔吸收光谱的抖动；

计算气体腔吸收光谱中所有特征吸收线对应的横坐标数值；

将特征吸收线对应的光波长转化成光频率；

将横坐标数值与光频率数值两组数据做线性拟合，线性拟合后的直线斜率为频率间隔。