一种F-P滤光器腔长检测系统及检测方法

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	一种F-P滤光器腔长检测系统及检测方法
	马琳; 金振宇; 朱槿; 常亮
申请（专利权）人	中国科学院云南天文台
专利号	ZL202310400552.0
申请号	CN202310400552.0
	2024-08-02
申请日期	2023-04-14
公开（公告）号	CN116399562A ; CN116399562B
公开日期	2023-07-07
IPC 分类号	G01M11/02
授权国家	中国
专利类型	发明
专利状态	授权
授权日期	2024-08-02
学科领域	物理学 ; 光学 ; 机械工程 ; 仪器仪表技术 ; 光学技术与仪器
产权排序	1
摘要	本发明属于光学领域，具体涉及本发明公开了一种F?P滤光器腔长检测系统及检测方法，F?P滤光器由滤光器光机组件和滤光器控制器组成，检测腔长时放置在检测系统中，其中检测系统包括光源系统、成像系统和控制及数据采集处理系统，光源系统包括两台稳频激光器、分束器和扩束透镜组；成像系统包括成像透镜组和探测器；控制及数据采集处理系统包括滤光器控制器和中央数据处理单元，滤光器光机组件放置在光源系统和成像系统中间，通过控制及数据采集处理系统改变滤光器腔长，得到滤光器强度调制曲线，计算控制器步长和滤光器腔长。本发明的控制器步长检测精度为1e?7μm，滤光器腔长检测精度为9e?4μm，对应的波长漂移量为完全满足高精度太阳二维成像光谱观测的要求。
主权项	1.一种F-P滤光器腔长检测系统，其特征在于：包括光源系统、成像系统和控制及数据采集处理系统；光源系统包括第一稳频激光器、第二稳频激光器、分束器和扩束透镜组；成像系统包括成像透镜组和探测器；控制及数据采集处理系统包括F-P滤光器和中央数据处理单元，所述F-P滤光器由滤光器光机组件和滤光器控制器组成，滤光器光机组件放置在准直光束中待检测，滤光器控制器放置在控制及数据采集处理系统中。 2.根据权利要求1所述的一种F-P滤光器腔长检测系统，其特征在于：所述第一稳频激光器与第二稳频激光器的中心波长不同，用于提供两种波长稳定的光束；分束器，用于将第一稳频激光器和第二稳频激光器的光束合并成一束光束；扩束透镜组，用于将合并后的光束扩束，形成用于检测F-P滤光器腔长的准直光束；滤光器光机组件，放置在准直光束中待检测。 3.根据权利要求1所述的一种F-P滤光器腔长检测系统，其特征在于：所述成像透镜组，用于把从滤光器光机组件中透射出的光束会聚到探测器上；所述探测器的光敏面位于成像透镜组焦面的离焦位置，用于采集光束的离焦光斑图像。 4.根据权利要求1所述的一种F-P滤光器腔长检测系统，其特征在于： F-P滤光器控制器用于改变滤光器光机组件中的腔长；中央数据处理单元，用于将F-P滤光器腔长改变与探测器采集相匹配，控制器每改变一步腔长，探测器采集一幅图像；中央数据处理单元还用于处理探测器采集到的图像，得到F-P滤光器强度调制曲线，计算控制器步长和滤光器腔长。 5.根据权利要求4所述的一种F-P滤光器腔长检测系统，其特征在于：滤光器控制器通过导线与滤光器光机组件相连，用于控制滤光器光机组件中的平板移动，通过改变控制器步数改变F-P滤光器腔长。 6.一种F-P滤光器腔长的检测方法，其特征在于，具体按照如下步骤：步骤1：第一稳频激光器和第二稳频激光器分别发射波长为λ1和λ2的稳频光束，两个光束经过分束器透射和反射后合并成为一束光束，合并后的光束经过扩束透镜组后形成一束光束直径与F-P滤光器通光孔径相匹配的准直光束，准直光束垂直入射到滤光器光机组件，然后依次入射到成像透镜组和探测器上，探测器的光敏面位于成像透镜组的焦面的离焦位置，接收光束的离焦光斑图像；步骤2：F-P滤光器对入射光束进行调制的过程为改变滤光器光机组件中的腔长，腔长的改变由控制器决定，根据滤光器控制器的分辨率，控制器最高可控制滤光器腔长改变N步，根据中央处理单元，每改变一步腔长，探测器采集一幅离焦光斑图像，控制器共改变N步腔长，探测器7采集N幅离焦光斑图像，步骤3：中央处理单元将探测器采集到的N幅图像进行处理，计算每幅图像中光斑的中值强度，共得到N个中值强度，中值强度为纵坐标，控制器步数为横坐标，组成一条强度调制曲线，步骤4：中央处理单元根据强度调制曲线通过高斯拟合获得曲线峰值所在的步数，计算滤光器控制器步长和滤光器腔长。 7.根据权利要求6所述的一种F-P滤光器腔长的检测方法，其特征在于：在步骤4中的滤光器控制器步长计算公式为： hstep＝λ/2nFSR (2) 式(2)中hstep为控制器步长，控制器改变一步对应的腔长改变量，λ为波长，nFSR为强度调制曲线中同一波长两个峰值之间的滤光器控制器步数改变量。 8.根据权利要求6所述的一种F-P滤光器腔长的检测方法，其特征在于：计算滤光器腔长，计算公式为：式中h0为控制器0步时滤光器腔长；λ1和λ2分别为两个激光器的中心波长；Δn为两个峰值之间的控制器步数改变量；n2是波长λ2峰值所在的步数；Δm是两个峰值的级次差，h理论值为F-P滤光器提供的腔长理论值。 9.根据权利要求6所述的一种F-P滤光器腔长的检测方法，其特征在于：强度调制曲线中同一波长可得到x个峰值、x-1个自由光谱范围，滤光器控制器步长测量精度Δhstep为：选取强度调制曲线中滤光器控制器0步附近的一对不同波长的峰值曲线。 10.根据权利要求6所述的一种F-P滤光器腔长的检测方法，其特征在于：滤光器腔长测量精度为：
语种	中文
专利代理人	林浩书
代理机构	北京智行阳光知识产权代理事务所（普通合伙）
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/26103
专题	天文技术实验室抚仙湖太阳观测和研究基地
作者单位	中国科学院云南天文台, 云南省昆明市官渡区羊方旺396号
第一作者单位	中国科学院云南天文台
推荐引用方式 GB/T 7714	马琳,金振宇,朱槿,等. 一种F-P滤光器腔长检测系统及检测方法. ZL202310400552.0[P]. 2024-08-02.

条目包含的文件
文件名称/大小	文献类型	版本类型	开放类型	使用许可
CN116399562A-一种F-P滤光（594KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文
CN116399562B-一种F-P滤光（626KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文