本發明屬于光學元器件領域，具體涉及一種波長可調的標準具及其調節方法。
背景技術：
：光學領域的標準具通常采用固體(態)的形式設置，由相互平行的兩個基面構成。為了滿足低損耗及波長的精確選擇，該兩個基面要求嚴格平行。通常該標準具適用的波長可調范圍極其有限，或者是只能用于固定波長，而且不易做到波長的連續調節。而且在上述現有技術中，波長調節的過程中存在以下問題，難以實現波長的微調，因為當波長范圍很小的時候，腔長的調節值很小（微米/亞微米量級），如果只是單純微小的調節腔長，很難實現精確的微調節（微米/亞微米量級），且器件復雜、成本高，而且中心波長調節費時。例如，有通過溫控調節諧振腔的腔長的方案，中國專利申請申請號為CN201310085991.3，記載了一種通過采用熱膨脹系數極低的材料，實現諧振腔的腔長隨加于熱膨脹系數為α1的材料和熱膨脹系數為α2的材料的溫度變化而可控變化，從而達到波長的調節（改變的）方案，該控制方案采用了兩種熱膨脹系數不同的特殊材料制作，結構復雜，加工成本高，而且通過溫控調節需要逐漸向需要的波長靠攏，控制難度大，耗費時間長。技術實現要素：針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種波長可調的標準具及其調節方法，而且結構簡單、成本低，還能夠增加波長選擇的精確性和便捷性。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種波長可調的標準具，該標準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，所述第三反射面S3為相對于第二反射面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′（該楔角是由機械加工精度自然產生的），所述矩形基片垂直固定在基座上，所述楔形基片下端通過微調驅動基座設置在基座上，通過微調驅動基座上下運動帶動楔形基片沿豎直方向上下移動，楔形基片上下移動從而達到腔長的改變，實現中心波長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的變化值記為ΔH，所述腔長的變化值記為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λ與厚度L之間的關系為：多光束干涉的中心波長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為干涉級數，k取值為正整數。所述微調驅動基座為毫米量級微電子機械調節基座。所述微調驅動基座為毫米量級壓電陶瓷微調基座。一種波長可調的標準具的調節方法，包括以下步驟：步驟1，由中心波長計算公式λ=2×n×L×cosθ/k可知，中心波長變化值Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k，根據Δλ值、空氣的折射率n值，光束的入射角θ值和干涉級數k值，計算出腔長的變化量ΔL；步驟2，由公式ΔL=ΔH×tanα，根據夾角α值和所述步驟1計算得到的ΔL值，得出ΔH值，步驟3，根據所述步驟2得到的ΔH值，沿豎直方向移動楔形基片，步驟4，當ΔH值小于零時，則沿豎直方向向上移動楔形基片，向上移動的距離為ΔH；當ΔH值大于零時，則沿豎直方向向下移動楔形基片，向下移動的距離為|ΔH|。本發明中的標準具均指法布里-珀羅（F-P）標準具，諧振腔的腔長均指標準具的中心厚度，本發明中夾角α即楔角，該楔角是由機械加工精度自然產生的。與現有技術相比，本發明的有益效果為：①本發明通過楔形基片的豎向移動（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，從而實現諧振腔的腔長（標準具的中心厚度）的改變，從而實現入射光中心波長的調節；②本發明利用了由機械加工精度自然產生的楔角，結構簡單，設計巧妙，加工成本低，不需要復雜的控制方式，而且巧妙利用了楔形基片豎向長距離的改變引起腔長的微小改變，即通過豎直方向上毫米量級的改變引起腔長微米/亞微米量級的改變，便于實現精確控制，能夠快速調節到所需的中心波長，大大節省調節時間，提高工作效率。附圖說明圖1為本發明的結構示意圖。具體實施方式下面將結合附圖和具體實施方式對本發明的技術方案做進一步詳細闡述。以下實施例中k值的選取均是為了使得實際的中心波長均在設定的波長附近。實施例1如圖1所示，本實施例波長可調的標準具，該標準具包括矩形基片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，所述第三反射面S3為相對于第二反射面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下端通過微調驅動基座5設置在基座6上，通過微調驅動基座5上下運動帶動楔形基片2沿豎直方向上下移動，楔形基片2上下移動從而達到腔長的改變，實現中心波長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的變化值記為ΔH，所述腔長的變化值記為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λ與厚度L之間的關系為：多光束干涉的中心波長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為干涉級數，k取值為正整數。本實施例中微調驅動基座選擇毫米量級微電子機械調節基座或毫米量級壓電陶瓷微調基座。本實施例波長可調的標準具的調節方法，包括以下步驟：步驟1，由中心波長計算公式λ=2×n×L×cosθ/k可知，中心波長變化值Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k，根據Δλ值、空氣的折射率n值，光束的入射角θ值和干涉級數k值，計算出腔長的變化量ΔL；步驟2，由公式ΔL=ΔH×tanα，根據夾角α值和所述步驟1計算得到的ΔL值，得出ΔH值，步驟3，根據所述步驟2得到的ΔH值，沿豎直方向移動楔形基片2，步驟4，當ΔH值小于零時，則沿豎直方向向上移動楔形基片2，向上移動的距離為ΔH；當ΔH值大于零時，則沿豎直方向向下移動楔形基片2，向下移動的距離為|ΔH|。本實施例中α為1′（0.017°），θ為0°，n=1，標準具的初始腔長為100μm，k為正整數，當中心波長在1064nm附近增加4nm，即Δλ值為4nm，由Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k時，可得ΔL=k×Δλ/2，則ΔL=2×knm，當k取不同的數值時，得到相對應的ΔL值，見表1.1：表1.1k取不同的數值時，相對應的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對應的ΔH值見表1.2：表1.2ΔL值對應的ΔH值ΔL（μm）0.3740.3760.378ΔH（mm）1.2611.2671.274由表1.2可知，當中心波長在1064nm附近增加4nm，即Δλ值為4nm。當k分別取187、188、189時，對應標準具的腔長變化分別僅為增加0.374μm、0.376μm、0.378μm，而楔形基片在豎直向下的移動分別為1.261mm、1.267mm、1.274mm，可見，楔形基片移動毫米級的數量級才會引起腔長（標準具的中心厚度）發生零點幾個微米的改變，因而很容易實現中心波長的精確控制。實施例2本實施例中α為1′（0.017°），θ為0°，n=1，標準具的初始腔長為100μm，k為正整數，當中心波長在1560nm附近增加10nm，即Δλ值為10nm，由Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k時，可得ΔL=k×Δλ/2，則ΔL=5×knm，當k取不同的數值時，得到相對應的ΔL值，見表2.1：表2.1k取不同的數值時，相對應的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對應的ΔH值見表2.2：表2.2ΔL值對應的ΔH值ΔL（μm）0.640.6450.65ΔH（mm）2.1572.1742.191由表2.2可知，當中心波長在1560nm附近增加10nm，即Δλ值為10nm。當k分別取128、129、130時，對應的腔長變化分別僅為增加0.64μm、0.645μm、0.65μm，而楔形基片在豎直向下的移動分別為2.157mm、2.174mm、2.191mm，可見，楔形基片移動毫米級的數量級才會引起腔長（標準具的中心厚度）發生零點幾個微米的改變，因而很容易實現中心波長的精確控制。本實施例中，其余技術方案同實施例1。實施例3本實施例中α為0.1′（0.0017°），θ為0°，n=1，標準具的初始腔長為30μm，k為正整數，當中心波長在1064nm附近減小4nm，即Δλ值為-4nm，由Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k時，可得ΔL=k×Δλ/2，則ΔL=2×knm，當k取不同的數值時，得到相對應的ΔL值，見表3.1：表3.1k取不同的數值時，相對應的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對應的ΔH值見表3.2：表3.2ΔL值對應的ΔH值ΔL（μm）-0.11-0.112-0.114ΔH（mm）-3.707-3.775-3.842由表3.2可知，當中心波長在1064nm附近減小4nm，即Δλ值為-4nm。當k分別取56、57、58時，對應的腔長變化分別僅為減小0.11μm、0.112μm、0.114μm，而楔形基片在豎直向上的移動分別為3.707mm、3.775mm、3.842mm，可見，楔形基片移動毫米級的數量級才會引起腔長（標準具的中心厚度）發生零點幾個微米的改變，因而很容易實現中心波長的精確控制。本實施例中，其余技術方案同實施例1。盡管上述實施例已對本發明作出具體描述，但是對于本領域的普通技術人員來說，應該理解為可以在不脫離本發明的精神以及范圍之內基于本發明公開的內容進行修改或改進，這些修改和改進都在本發明的精神以及范圍之內。當前第1頁1 2 3