光纖光譜儀在激光器測(cè)量中的應(yīng)用

隨著激光技術(shù)越來越廣泛地用于工業(yè)加工、通信、測(cè)量，以及醫(yī)療科研等領(lǐng)域，快捷地測(cè)量和分析激光器的光譜已經(jīng)成為一種迫切需求。

通過光譜儀，我們可以方便地監(jiān)測(cè)激光的波長(zhǎng)、幅值、半寬值(FWHM)、波峰數(shù)目等參數(shù)隨時(shí)間變化的情況。我們甚至還可以自定義一些參量，并觀察它們隨時(shí)間的變化情況。我們可以選擇多通道光譜儀覆蓋全部的200～1100 nm波長(zhǎng)范圍，同時(shí)還可以滿足高分辨率的需求，也可以選擇只覆蓋紫外部分、可見或近紅外部分的激光光譜。當(dāng)然，如何選擇最終仍要取決于用戶的實(shí)際需求。

一、光譜儀可測(cè)試的激光器參數(shù)

1. 波長(zhǎng)（Wavelength）

測(cè)試內(nèi)容：光譜儀能夠精確測(cè)量激光器的輸出波長(zhǎng)。這對(duì)于評(píng)估激光器的光譜特性、選擇適合的應(yīng)用場(chǎng)景以及校準(zhǔn)激光器至關(guān)重要。

測(cè)試特點(diǎn)：光譜儀通常覆蓋較寬的波長(zhǎng)范圍，從紫外到紅外不等，能夠滿足不同類型激光器的測(cè)量需求。同時(shí)，光譜儀具備高分辨率，能夠精確到納米級(jí)別，確保波長(zhǎng)測(cè)量的準(zhǔn)確性。

2. 譜線寬度（Linewidth/Spectral Width）

測(cè)試內(nèi)容：譜線寬度是衡量激光單色性好壞的重要參數(shù)。光譜儀通過高分辨率的光譜測(cè)量，能夠準(zhǔn)確測(cè)定激光的譜線寬度。

測(cè)試特點(diǎn)：高分辨率的光譜儀能夠分辨出微小的波長(zhǎng)變化，從而精確測(cè)量激光的譜線寬度。這對(duì)于需要高單色性激光的應(yīng)用場(chǎng)景（如通信、光譜分析等）尤為重要。

3. 頻率穩(wěn)定性（Frequency Stability）

測(cè)試內(nèi)容：雖然光譜儀直接測(cè)量的是波長(zhǎng)，但頻率穩(wěn)定性（在一定時(shí)間間隔內(nèi)頻率起伏的方差與該時(shí)間內(nèi)的平均頻率之比）與波長(zhǎng)穩(wěn)定性密切相關(guān)。通過長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)激光器的輸出波長(zhǎng)變化，可以間接評(píng)估其頻率穩(wěn)定性。

測(cè)試特點(diǎn)：光譜儀能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)激光波長(zhǎng)的變化，提供動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)支持。結(jié)合數(shù)據(jù)分析軟件，可以進(jìn)一步評(píng)估激光器的頻率穩(wěn)定性。

4. 光譜輪廓（Spectral Profile）

測(cè)試內(nèi)容：在某些情況下，光譜儀還可以用于測(cè)量激光器的光譜輪廓，即激光強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的分布曲線。這有助于了解激光器的光譜特性，如是否存在多模輸出、模式競(jìng)爭(zhēng)等現(xiàn)象。

測(cè)試特點(diǎn)：光譜儀能夠捕捉到激光強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的細(xì)微變化，繪制出精確的光譜輪廓圖。這對(duì)于分析激光器的光譜特性、優(yōu)化激光器設(shè)計(jì)具有重要意義。

二、光譜儀在激光器參數(shù)測(cè)試中的特別優(yōu)勢(shì)

高精度：光譜儀采用高精度的分光系統(tǒng)和探測(cè)器，能夠?qū)崿F(xiàn)波長(zhǎng)和譜線寬度的高精度測(cè)量，通常精度可達(dá)納米級(jí)別。

寬波長(zhǎng)范圍：光譜儀覆蓋從紫外到紅外的寬波長(zhǎng)范圍，滿足不同激光器的測(cè)量需求，具有廣泛的應(yīng)用適應(yīng)性。

實(shí)時(shí)性：光譜儀能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)激光波長(zhǎng)的變化，提供動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)支持，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決激光器性能波動(dòng)問題。監(jiān)測(cè)激光波長(zhǎng)隨時(shí)間變化。

多功能性：光譜儀除了波長(zhǎng)和譜線寬度測(cè)量外，還可以進(jìn)行光譜標(biāo)定、質(zhì)譜分析等多種功能，擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍。

觸發(fā)功能：可以工作在連續(xù)測(cè)量狀態(tài)，也可以工作在外觸發(fā)模式下。根據(jù)客戶的需求選擇觸發(fā)方式。

三、與其他測(cè)試方法的對(duì)比

四、系統(tǒng)搭建方式

1．電腦+USB線+光譜儀+激光器

將電腦與光譜儀通過USB線連接，打開軟件到待測(cè)試模式。將激光器出光口對(duì)準(zhǔn)光譜儀進(jìn)光口，調(diào)節(jié)適當(dāng)距離后出光測(cè)試。光譜儀采集激光器數(shù)據(jù)譜圖。

2．電腦+USB線+光譜儀+光纖+接收屏+激光器

將電腦與光譜儀通過USB線連接，打開軟件到待測(cè)試模式。光纖一端連接光譜儀進(jìn)光口，另一端對(duì)著接收屏用支架固定好，激光器出光打到接收屏上，光譜儀采集接收屏上的激光信息，顯示數(shù)據(jù)譜圖，根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)光纖口與接收屏位置。

3．電腦+USB線+光譜儀+光纖+衰減器+激光器

將電腦與光譜儀通過USB線連接，打開軟件到待測(cè)試模式。先用一根光纖連接光譜儀進(jìn)光口與衰減器，再用第二根光纖將衰減器與激光器出光口連接。激光器出光，調(diào)節(jié)衰減器直至光譜數(shù)據(jù)正常采集。

4．電腦+USB線+光譜儀+光纖+余弦校正器+激光器

將電腦與光譜儀通過USB線連接，打開軟件到待測(cè)試模式。光纖一端連接光譜儀進(jìn)光口，另一端連接余弦校正器，激光器對(duì)準(zhǔn)余弦校正器出光進(jìn)行測(cè)試。

5．電腦+USB線+光譜儀+光纖+積分球+激光器

將電腦與光譜儀通過USB線連接，打開軟件到待測(cè)試模式。先用光纖連接光譜儀進(jìn)光口與積分球出光口。再將積分球進(jìn)光口通過第二根光纖與激光器連接。激光器出光即可進(jìn)行測(cè)試。

以上方法可根據(jù)不同測(cè)試需求以及測(cè)試器材、測(cè)試環(huán)境等選擇合適的方式方法。

光譜儀在激光器參數(shù)的測(cè)試中表現(xiàn)出色，與其他測(cè)試方法相比，光譜儀在波長(zhǎng)、譜線寬度和光譜輪廓的測(cè)量中更具優(yōu)勢(shì)，是激光器參數(shù)測(cè)試中的重要工具。對(duì)于不同的激光測(cè)試應(yīng)用過程中的需求不同，可對(duì)光譜儀進(jìn)行需求定制。