本發(fā)明屬于光學(xué)元器件領(lǐng)域，具體涉及一種波長(zhǎng)可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)具及其調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
：光學(xué)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)具通常采用固體(態(tài))的形式設(shè)置，由相互平行的兩個(gè)基面構(gòu)成。為了滿足低損耗及波長(zhǎng)的精確選擇，該兩個(gè)基面要求嚴(yán)格平行。通常該標(biāo)準(zhǔn)具適用的波長(zhǎng)可調(diào)范圍極其有限，或者是只能用于固定波長(zhǎng)，而且不易做到波長(zhǎng)的連續(xù)調(diào)節(jié)。而且在上述現(xiàn)有技術(shù)中，波長(zhǎng)調(diào)節(jié)的過(guò)程中存在以下問(wèn)題，難以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)的微調(diào)，因?yàn)楫?dāng)波長(zhǎng)范圍很小的時(shí)候，腔長(zhǎng)的調(diào)節(jié)值很小（微米/亞微米量級(jí)），如果只是單純微小的調(diào)節(jié)腔長(zhǎng)，很難實(shí)現(xiàn)精確的微調(diào)節(jié)（微米/亞微米量級(jí)），且器件復(fù)雜、成本高，而且中心波長(zhǎng)調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí)。例如，有通過(guò)溫控調(diào)節(jié)諧振腔的腔長(zhǎng)的方案，中國(guó)專利申請(qǐng)申請(qǐng)?zhí)枮镃N201310085991.3，記載了一種通過(guò)采用熱膨脹系數(shù)極低的材料，實(shí)現(xiàn)諧振腔的腔長(zhǎng)隨加于熱膨脹系數(shù)為α1的材料和熱膨脹系數(shù)為α2的材料的溫度變化而可控變化，從而達(dá)到波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)（改變的）方案，該控制方案采用了兩種熱膨脹系數(shù)不同的特殊材料制作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工成本高，而且通過(guò)溫控調(diào)節(jié)需要逐漸向需要的波長(zhǎng)靠攏，控制難度大，耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種波長(zhǎng)可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)具及其調(diào)節(jié)方法，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，還能夠增加波長(zhǎng)選擇的精確性和便捷性。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種波長(zhǎng)可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)具，該標(biāo)準(zhǔn)具包括矩形基片和楔形基片，所述矩形基片包括第一反射面S1和第二反射面S2，所述楔形基片包括第三反射面S3和第四反射面S4，所述第二反射面S2和第三反射面S3之間形成諧振腔，所述第二反射面S2和第三反射面S3之間的距離L為諧振腔的腔長(zhǎng)，所述第三反射面S3為相對(duì)于第二反射面S2傾斜的斜面，所述第三反射面S3與第二反射面S2之間的夾角α為0.1′-1′（該楔角是由機(jī)械加工精度自然產(chǎn)生的），所述矩形基片垂直固定在基座上，所述楔形基片下端通過(guò)微調(diào)驅(qū)動(dòng)基座設(shè)置在基座上，通過(guò)微調(diào)驅(qū)動(dòng)基座上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)楔形基片沿豎直方向上下移動(dòng)，楔形基片上下移動(dòng)從而達(dá)到腔長(zhǎng)的改變，實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)λ的改變，所述楔形基片的高度為H，所述楔形基片上下移動(dòng)的變化值記為ΔH，所述腔長(zhǎng)的變化值記為ΔL，所述ΔL=ΔH×tanα。入射的光束在第二反射面S2和第三反射面S3之間多次反射形成多光束干涉，多光束干涉的中心波長(zhǎng)λ與厚度L之間的關(guān)系為：多光束干涉的中心波長(zhǎng)λ=2×n×L×cosθ/k，所述n為矩形基片和楔形基片之間的空氣的折射率，θ為光束在第二反射面S1和第三反射面S3的入射角，k為干涉級(jí)數(shù)，k取值為正整數(shù)。所述微調(diào)驅(qū)動(dòng)基座為毫米量級(jí)微電子機(jī)械調(diào)節(jié)基座。所述微調(diào)驅(qū)動(dòng)基座為毫米量級(jí)壓電陶瓷微調(diào)基座。一種波長(zhǎng)可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)具的調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟：步驟1，由中心波長(zhǎng)計(jì)算公式λ=2×n×L×cosθ/k可知，中心波長(zhǎng)變化值Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k，根據(jù)Δλ值、空氣的折射率n值，光束的入射角θ值和干涉級(jí)數(shù)k值，計(jì)算出腔長(zhǎng)的變化量ΔL；步驟2，由公式ΔL=ΔH×tanα，根據(jù)夾角α值和所述步驟1計(jì)算得到的ΔL值，得出ΔH值，步驟3，根據(jù)所述步驟2得到的ΔH值，沿豎直方向移動(dòng)楔形基片，步驟4，當(dāng)ΔH值小于零時(shí)，則沿豎直方向向上移動(dòng)楔形基片，向上移動(dòng)的距離為ΔH；當(dāng)ΔH值大于零時(shí)，則沿豎直方向向下移動(dòng)楔形基片，向下移動(dòng)的距離為|ΔH|。本發(fā)明中的標(biāo)準(zhǔn)具均指法布里-珀羅（F-P）標(biāo)準(zhǔn)具，諧振腔的腔長(zhǎng)均指標(biāo)準(zhǔn)具的中心厚度，本發(fā)明中夾角α即楔角，該楔角是由機(jī)械加工精度自然產(chǎn)生的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：①本發(fā)明通過(guò)楔形基片的豎向移動(dòng)（上移或下移），從而使楔形基片的楔角α所在的斜邊沿楔角所在的方向移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)諧振腔的腔長(zhǎng)（標(biāo)準(zhǔn)具的中心厚度）的改變，從而實(shí)現(xiàn)入射光中心波長(zhǎng)的調(diào)節(jié)；②本發(fā)明利用了由機(jī)械加工精度自然產(chǎn)生的楔角，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)巧妙，加工成本低，不需要復(fù)雜的控制方式，而且巧妙利用了楔形基片豎向長(zhǎng)距離的改變引起腔長(zhǎng)的微小改變，即通過(guò)豎直方向上毫米量級(jí)的改變引起腔長(zhǎng)微米/亞微米量級(jí)的改變，便于實(shí)現(xiàn)精確控制，能夠快速調(diào)節(jié)到所需的中心波長(zhǎng)，大大節(jié)省調(diào)節(jié)時(shí)間，提高工作效率。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)闡述。以下實(shí)施例中k值的選取均是為了使得實(shí)際的中心波長(zhǎng)均在設(shè)定的波長(zhǎng)附近。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例波長(zhǎng)可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)具，該標(biāo)準(zhǔn)具包括矩形基片1和楔形基片2，所述矩形基片1包括第一反射面S1和第二反射面S2，所述楔形基片2包括第三反射面S3和第四反射面S4，所述第二反射面S2和第三反射面S3之間形成諧振腔3，所述第二反射面S2和第三反射面S3之間的距離L為諧振腔3的腔長(zhǎng)，所述第三反射面S3為相對(duì)于第二反射面S2傾斜的斜面，所述第三反射面S3與第二反射面S2之間的夾角α為0.1′-1′，所述矩形基片1垂直固定在基座4上，所述楔形基片2下端通過(guò)微調(diào)驅(qū)動(dòng)基座5設(shè)置在基座6上，通過(guò)微調(diào)驅(qū)動(dòng)基座5上下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)楔形基片2沿豎直方向上下移動(dòng)，楔形基片2上下移動(dòng)從而達(dá)到腔長(zhǎng)的改變，實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)λ的改變，所述楔形基片的高度為H，所述楔形基片上下移動(dòng)的變化值記為ΔH，所述腔長(zhǎng)的變化值記為ΔL，所述ΔL=ΔH×tanα。入射的光束在第二反射面S2和第三反射面S3之間多次反射形成多光束干涉，多光束干涉的中心波長(zhǎng)λ與厚度L之間的關(guān)系為：多光束干涉的中心波長(zhǎng)λ=2×n×L×cosθ/k，所述n為矩形基片1和楔形基片2之間的空氣的折射率，θ為光束在第二反射面S1和第三反射面S3的入射角，k為干涉級(jí)數(shù)，k取值為正整數(shù)。本實(shí)施例中微調(diào)驅(qū)動(dòng)基座選擇毫米量級(jí)微電子機(jī)械調(diào)節(jié)基座或毫米量級(jí)壓電陶瓷微調(diào)基座。本實(shí)施例波長(zhǎng)可調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)具的調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟：步驟1，由中心波長(zhǎng)計(jì)算公式λ=2×n×L×cosθ/k可知，中心波長(zhǎng)變化值Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k，根據(jù)Δλ值、空氣的折射率n值，光束的入射角θ值和干涉級(jí)數(shù)k值，計(jì)算出腔長(zhǎng)的變化量ΔL；步驟2，由公式ΔL=ΔH×tanα，根據(jù)夾角α值和所述步驟1計(jì)算得到的ΔL值，得出ΔH值，步驟3，根據(jù)所述步驟2得到的ΔH值，沿豎直方向移動(dòng)楔形基片2，步驟4，當(dāng)ΔH值小于零時(shí)，則沿豎直方向向上移動(dòng)楔形基片2，向上移動(dòng)的距離為ΔH；當(dāng)ΔH值大于零時(shí)，則沿豎直方向向下移動(dòng)楔形基片2，向下移動(dòng)的距離為|ΔH|。本實(shí)施例中α為1′（0.017°），θ為0°，n=1，標(biāo)準(zhǔn)具的初始腔長(zhǎng)為100μm，k為正整數(shù)，當(dāng)中心波長(zhǎng)在1064nm附近增加4nm，即Δλ值為4nm，由Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k時(shí)，可得ΔL=k×Δλ/2，則ΔL=2×knm，當(dāng)k取不同的數(shù)值時(shí)，得到相對(duì)應(yīng)的ΔL值，見(jiàn)表1.1：表1.1k取不同的數(shù)值時(shí)，相對(duì)應(yīng)的ΔL值k187188189ΔL（μm）0.3740.3760.378α為1′（0.017°），tan0.017°=0.0002967，ΔL=ΔH×tanα，可知ΔH=ΔL/tanα，則ΔL對(duì)應(yīng)的ΔH值見(jiàn)表1.2：表1.2ΔL值對(duì)應(yīng)的ΔH值ΔL（μm）0.3740.3760.378ΔH（mm）1.2611.2671.274由表1.2可知，當(dāng)中心波長(zhǎng)在1064nm附近增加4nm，即Δλ值為4nm。當(dāng)k分別取187、188、189時(shí)，對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)具的腔長(zhǎng)變化分別僅為增加0.374μm、0.376μm、0.378μm，而楔形基片在豎直向下的移動(dòng)分別為1.261mm、1.267mm、1.274mm，可見(jiàn)，楔形基片移動(dòng)毫米級(jí)的數(shù)量級(jí)才會(huì)引起腔長(zhǎng)（標(biāo)準(zhǔn)具的中心厚度）發(fā)生零點(diǎn)幾個(gè)微米的改變，因而很容易實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)的精確控制。實(shí)施例2本實(shí)施例中α為1′（0.017°），θ為0°，n=1，標(biāo)準(zhǔn)具的初始腔長(zhǎng)為100μm，k為正整數(shù)，當(dāng)中心波長(zhǎng)在1560nm附近增加10nm，即Δλ值為10nm，由Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k時(shí)，可得ΔL=k×Δλ/2，則ΔL=5×knm，當(dāng)k取不同的數(shù)值時(shí)，得到相對(duì)應(yīng)的ΔL值，見(jiàn)表2.1：表2.1k取不同的數(shù)值時(shí)，相對(duì)應(yīng)的ΔL值k128129130ΔL（μm）0.640.6450.65α為1′（0.017°），tan0.017°=0.0002967，ΔL=ΔH×tanα，可知ΔH=ΔL/tanα，則ΔL對(duì)應(yīng)的ΔH值見(jiàn)表2.2：表2.2ΔL值對(duì)應(yīng)的ΔH值ΔL（μm）0.640.6450.65ΔH（mm）2.1572.1742.191由表2.2可知，當(dāng)中心波長(zhǎng)在1560nm附近增加10nm，即Δλ值為10nm。當(dāng)k分別取128、129、130時(shí)，對(duì)應(yīng)的腔長(zhǎng)變化分別僅為增加0.64μm、0.645μm、0.65μm，而楔形基片在豎直向下的移動(dòng)分別為2.157mm、2.174mm、2.191mm，可見(jiàn)，楔形基片移動(dòng)毫米級(jí)的數(shù)量級(jí)才會(huì)引起腔長(zhǎng)（標(biāo)準(zhǔn)具的中心厚度）發(fā)生零點(diǎn)幾個(gè)微米的改變，因而很容易實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)的精確控制。本實(shí)施例中，其余技術(shù)方案同實(shí)施例1。實(shí)施例3本實(shí)施例中α為0.1′（0.0017°），θ為0°，n=1，標(biāo)準(zhǔn)具的初始腔長(zhǎng)為30μm，k為正整數(shù)，當(dāng)中心波長(zhǎng)在1064nm附近減小4nm，即Δλ值為-4nm，由Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k時(shí)，可得ΔL=k×Δλ/2，則ΔL=2×knm，當(dāng)k取不同的數(shù)值時(shí)，得到相對(duì)應(yīng)的ΔL值，見(jiàn)表3.1：表3.1k取不同的數(shù)值時(shí)，相對(duì)應(yīng)的ΔL值k555657ΔL（μm）-0.11-0.112-0.114α為1′（0.017°），tan0.017°=0.00002967，ΔL=ΔH×tanα，可知ΔH=ΔL/tanα，則ΔL對(duì)應(yīng)的ΔH值見(jiàn)表3.2：表3.2ΔL值對(duì)應(yīng)的ΔH值ΔL（μm）-0.11-0.112-0.114ΔH（mm）-3.707-3.775-3.842由表3.2可知，當(dāng)中心波長(zhǎng)在1064nm附近減小4nm，即Δλ值為-4nm。當(dāng)k分別取56、57、58時(shí)，對(duì)應(yīng)的腔長(zhǎng)變化分別僅為減小0.11μm、0.112μm、0.114μm，而楔形基片在豎直向上的移動(dòng)分別為3.707mm、3.775mm、3.842mm，可見(jiàn)，楔形基片移動(dòng)毫米級(jí)的數(shù)量級(jí)才會(huì)引起腔長(zhǎng)（標(biāo)準(zhǔn)具的中心厚度）發(fā)生零點(diǎn)幾個(gè)微米的改變，因而很容易實(shí)現(xiàn)中心波長(zhǎng)的精確控制。本實(shí)施例中，其余技術(shù)方案同實(shí)施例1。盡管上述實(shí)施例已對(duì)本發(fā)明作出具體描述，但是對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)該理解為可以在不脫離本發(fā)明的精神以及范圍之內(nèi)基于本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容進(jìn)行修改或改進(jìn)，這些修改和改進(jìn)都在本發(fā)明的精神以及范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3