劈尖干涉测量激光波长的尝试

林 博,徐 鹏,何锡凯,林上金,胡 澄

(解放军理工大学,江苏南京 211101)

劈尖干涉测量激光波长的尝试

林 博,徐 鹏,何锡凯,林上金,胡 澄

(解放军理工大学,江苏南京 211101)

依据劈尖干涉原理,采用扩束镜把半导体激光扩束成点光源,再通过平行光管变成平行光后形成劈尖干涉,利用读数显微镜测量相邻两级干涉条纹间距,进而测定半导体激光的波长。这种方法操作简单实用,具有较高的测量精度。

劈尖干涉;半导体激光;波长

随着激光技术的发展,激光已应用于现代生活的诸多方面,特别是可调谐激光器的使用,激光测距机、目标指示器、激光驾束制导武器、激光雷达等威胁源的光波长范围迅速增大,波段越来越宽,激光在军事上的应用范围也不断扩大[1-5]。建立一种快速、准确、有效的测量技术来识别入射激光波长至关重要[6]。杨秀芳[7]等设计了一种基于Fabry-Perot干涉波长测量仪,可对半导体激光的波长精确测量,但干涉法的远场测量设备结构过于复杂。实验室常利用光谱仪和迈克耳逊干涉仪等测量激光波长,可以很精确地得到其波长值。但是,通过劈尖干涉来测量半导体激光波长的报道却不多见。文章中依据劈尖干涉原理,采用扩束镜把半导体激光扩束成点光源,再通过平行光管变成平行光后形成劈尖干涉,利用读数显微镜测量干涉条纹的位置,实现了半导体激光波长的测量。劈尖干涉法通常是通过测量单位长度(例如1mm)的暗条纹数N0及两玻璃板交线至薄片间的距离L求出细丝的直径或薄片的厚度;笔者通过测量相邻两级干涉条纹间距,并应用逐差法处理数据,进而求得半导体激光波长,有效提高了测量精度。

1 测量原理与方法

实验装置由激光器、扩束镜、平行光管、读数显微镜和劈尖组成,如图1所示。扩束镜把半导体激光扩束成点光源,再通过平行光管变成平行光,经读数显微镜的45°反射镜后照射劈尖形成等厚干涉。

图1 实验装置

在两玻璃板一端插直径为e的细丝构成劈尖,当激光垂直照射时,在劈尖薄膜上下两表面反射的两束光发生干涉图2(a),其干涉条纹是一簇和两玻璃板交线平行且间隔相等的直条纹,如图2(b)。

图2 劈尖干涉原理

由相干条件得:

实验采用测量λ=5893A°的钠光相邻两级暗条纹间距Δl1,再通过测量半导体激光相邻两级暗条纹间距Δl2,得到半导体激光的波长。

2 实验结果

2.1 钠光条纹间距Δl1测量

钠光各级干涉条纹位置测量值如表1所示,其中k1i为干涉条纹级数,l1i为各级暗条纹左侧位置。

表1 钠光条纹间距Δl1测量数据

根据表1.数据计算钠光相邻两级暗条纹间距Δl1:

EΔl1=±0.26%

∴ Δl1的测量结果为

2.2 半导体激光条纹间距Δl2测量

半导体激光各级干涉条纹位置测量值如表2所示,其中k2i为干涉条纹级数,l2i为各级暗条纹左侧位置。

表2 半导体激光条纹间距Δl2测量数据

根据表2数据计算半导体激光相邻两级暗条纹间距Δl2:

∴ Δl2的测量结果为

2.3 半导体激光波长测量结果

根据钠光波长λ1=5 893Å及相邻两级暗条纹间距Δl1的测量结果,半导体激光相邻两级暗条纹间距Δl2的测量结果,计算半导体激光的波长λ2。

即:λ2=(650±2)nm;Eλ2=±0.3%

从测量结果看,半导体激光波长测量值的相对不确定度仅为0.3%,测量结果是可靠的。表明这种测量方法是可行的。

[1] Harden K., Overview of Electro-optics Countermeasures[J].International Defense Review, 1995(2):39.

[2] 安毓英.战术激光武器威胁及技术剖析[J].应用光学,1994(5):5.

[3] 付伟.军用激光技术的发展现状[J].电光与控制, 1996(1):23.

[5] 刘诗然,李哲贤,林上金,等.利用光栅测半导体激光波长[J].大学物理实验,2013(6):18-20.

[5] 郭山河,田云霞,王志军,等.半导体激光光源光学性能的探讨[J].大学物理实验,2012(2):31-33.

[6] 武树斌,李春,冯喆珺,等.测量激光波长的一种新方法[J].半导体光电,2000,21(5):363-365.

[7] 杨秀芳,王小明,刘月明,等.半导体激光 Fabry-Perot干涉波长的微位移测量仪[J].光子学报, 2005,34(6):916-918.

M easuring Sem iconductor Laser W avelength w ith W edge Interferometry

LIN Bo,XU Peng,HE Xi-kai,LIN Shang-jin,HU Cheng
(PLA University of Science and Technology,Nanjing 211101)

Based on the principle of the splitting of thewedge,the laser beam expander is used to form a point light source,and then by the parallel light tube,is used to form wedge interference,and the distance between two adjacent levels ismeasured by reading microscope,to measure the determination of semiconductor laser wavelength.Thismethod is simple and practical,has the high accuracy ofmeasurement.

wave length measurement;semiconductor laser;wedge interferometry

TP 212

A

10.14139/j.cnki.cn22-1228.2015.006.009

1007-2934(2015)06-0031-03

2015-09-10