激光波長測量

概 要

隨著激光在工業加工、通信、測量、以及醫療科研等眾多領域越來越廣泛的應用，方便快捷的測量激光器波長已經成為一種迫切的需求。目前測量激光波長參數的儀器大致分為三類，一類是波長計，功能簡單，操作方便，精度也比較高，但是一般只能讀出波長數據，當激光器是多波長或者光譜較寬時，測量有可能不準確；一類是掃描F-P腔，主要是研究激光器的光譜形狀，一般不給出波長的絕對數值；還有一類就是光譜儀，它給出激光的絕對波長值也給出激光光譜的形狀。

本文以荷蘭Avantes公司的微型光纖光譜儀AvaSpec-ULS4096CL-EVO為例，介紹微型光譜儀在測量激光波長方面的應用。AvaSpec-ULS4096CL-EVO高分辨率光譜儀非常適合測量連續和脈沖激光的波長和相對強度，而且由于探測器具有9微秒的電子快門功能，因此動態范圍非常大。對于高功率激光，可選用積分球或余弦校正器來衰減入射光，以避免探測器飽和。

1.1 儀器原理

荷蘭Avantes公司的AvaSpec-ULS4096CL光纖光譜儀，采用對稱式光路設計，焦距75mm，包括光纖接頭（標準SMA接口）、準直鏡、衍射光柵、聚焦鏡和4096像素線陣CMOS探測器，波長范圍200-1100nm，分辨率高達0.04nm，提供USB3.0接口、高速網口和I/O外觸發同步接口。

圖1  AvaSpec-ULS4096CL光譜儀的光學平臺 

2.1.1 多通道間同步采樣

AvaSpec-ULS4096CL光譜儀可以配置成雙通道或多通道，整臺光譜儀采用主從通道控制，各通道間可實現真正意義上的同步數據采集。由于每個通道均包括一個獨立的光學平臺，各通道的光譜分辨率和光譜范圍都可以靈活選擇。我們既可以選擇多個通道覆蓋全部的200～1100nm波長范圍，也可以只覆蓋紫外部分、可見或近紅外部分，如何選擇完全取決于用戶的興趣和需要。比如綠光激光器用戶可以選擇覆蓋532nm和1064nm兩個波長附近的波段就足夠了。這樣就在很經濟的成本下獲得了足夠的分辨率。

2.1.2 強大的歷史通道功能

在AvaSoft-FULL軟件中的歷史通道功能，使我們可以很方便的監視激光波長、幅值、半寬值（FWHM）等參數隨時間的變化，甚至我們還可以自定義一些參量，并觀察它們隨時間的變化，軟件可以允許您同時監測多個輸出參數隨時間的變化。

2.2 測量方法

測量激光波長是光譜儀基本的一項應用。使用時只要按照如下步驟即可：
1．安裝軟件AvaSoft-FULL
2．使用USB線或網線將光譜儀與計算機連接。
3．使用光纖將待測光信號耦合進光譜儀，運行軟件就可以得到光譜數據。如下圖所示：

                                                                                                                             圖2 激光波長測量示意圖