本发明属于光学元器件领域，具体涉及一种波长可调的标准具及其调节方法。
背景技术：
：光学领域的标准具通常采用固体(态)的形式设置，由相互平行的两个基面构成。为了满足低损耗及波长的精确选择，该两个基面要求严格平行。通常该标准具适用的波长可调范围极其有限，或者是只能用于固定波长，而且不易做到波长的连续调节。而且在上述现有技术中，波长调节的过程中存在以下问题，难以实现波长的微调，因为当波长范围很小的时候，腔长的调节值很小（微米/亚微米量级），如果只是单纯微小的调节腔长，很难实现精确的微调节（微米/亚微米量级），且器件复杂、成本高，而且中心波长调节费时。例如，有通过温控调节谐振腔的腔长的方案，中国专利申请申请号为CN201310085991.3，记载了一种通过采用热膨胀系数极低的材料，实现谐振腔的腔长随加于热膨胀系数为α1的材料和热膨胀系数为α2的材料的温度变化而可控变化，从而达到波长的调节（改变的）方案，该控制方案采用了两种热膨胀系数不同的特殊材料制作，结构复杂，加工成本高，而且通过温控调节需要逐渐向需要的波长靠拢，控制难度大，耗费时间长。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种波长可调的标准具及其调节方法，而且结构简单、成本低，还能够增加波长选择的精确性和便捷性。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种波长可调的标准具，该标准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之间形成谐振腔，所述第二反射面S2和第三反射面S3之间的距离L为谐振腔的腔长，所述第三反射面S3为相对于第二反射面S2倾斜的斜面，所述第三反射面S3与第二反射面S2之间的夹角α为0.1′-1′（该楔角是由机械加工精度自然产生的），所述矩形基片垂直固定在基座上，所述楔形基片下端通过微调驱动基座设置在基座上，通过微调驱动基座上下运动带动楔形基片沿竖直方向上下移动，楔形基片上下移动从而达到腔长的改变，实现中心波长λ的改变，所述楔形基片的高度为H，所述楔形基片上下移动的变化值记为ΔH，所述腔长的变化值记为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之间多次反射形成多光束干涉，多光束干涉的中心波长λ与厚度L之间的关系为：多光束干涉的中心波长λ=2×n×L×cosθ/k，所述n为矩形基片和楔形基片之间的空气的折射率，θ为光束在第二反射面S1和第三反射面S3的入射角，k为干涉级数，k取值为正整数。所述微调驱动基座为毫米量级微电子机械调节基座。所述微调驱动基座为毫米量级压电陶瓷微调基座。一种波长可调的标准具的调节方法，包括以下步骤：步骤1，由中心波长计算公式λ=2×n×L×cosθ/k可知，中心波长变化值Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k，根据Δλ值、空气的折射率n值，光束的入射角θ值和干涉级数k值，计算出腔长的变化量ΔL；步骤2，由公式ΔL=ΔH×tanα，根据夹角α值和所述步骤1计算得到的ΔL值，得出ΔH值，步骤3，根据所述步骤2得到的ΔH值，沿竖直方向移动楔形基片，步骤4，当ΔH值小于零时，则沿竖直方向向上移动楔形基片，向上移动的距离为ΔH；当ΔH值大于零时，则沿竖直方向向下移动楔形基片，向下移动的距离为|ΔH|。本发明中的标准具均指法布里-珀罗（F-P）标准具，谐振腔的腔长均指标准具的中心厚度，本发明中夹角α即楔角，该楔角是由机械加工精度自然产生的。与现有技术相比，本发明的有益效果为：①本发明通过楔形基片的竖向移动（上移或下移），从而使楔形基片的楔角α所在的斜边沿楔角所在的方向移动，从而实现谐振腔的腔长（标准具的中心厚度）的改变，从而实现入射光中心波长的调节；②本发明利用了由机械加工精度自然产生的楔角，结构简单，设计巧妙，加工成本低，不需要复杂的控制方式，而且巧妙利用了楔形基片竖向长距离的改变引起腔长的微小改变，即通过竖直方向上毫米量级的改变引起腔长微米/亚微米量级的改变，便于实现精确控制，能够快速调节到所需的中心波长，大大节省调节时间，提高工作效率。附图说明图1为本发明的结构示意图。具体实施方式下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步详细阐述。以下实施例中k值的选取均是为了使得实际的中心波长均在设定的波长附近。实施例1如图1所示，本实施例波长可调的标准具，该标准具包括矩形基片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之间形成谐振腔3，所述第二反射面S2和第三反射面S3之间的距离L为谐振腔3的腔长，所述第三反射面S3为相对于第二反射面S2倾斜的斜面，所述第三反射面S3与第二反射面S2之间的夹角α为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下端通过微调驱动基座5设置在基座6上，通过微调驱动基座5上下运动带动楔形基片2沿竖直方向上下移动，楔形基片2上下移动从而达到腔长的改变，实现中心波长λ的改变，所述楔形基片的高度为H，所述楔形基片上下移动的变化值记为ΔH，所述腔长的变化值记为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之间多次反射形成多光束干涉，多光束干涉的中心波长λ与厚度L之间的关系为：多光束干涉的中心波长λ=2×n×L×cosθ/k，所述n为矩形基片1和楔形基片2之间的空气的折射率，θ为光束在第二反射面S1和第三反射面S3的入射角，k为干涉级数，k取值为正整数。本实施例中微调驱动基座选择毫米量级微电子机械调节基座或毫米量级压电陶瓷微调基座。本实施例波长可调的标准具的调节方法，包括以下步骤：步骤1，由中心波长计算公式λ=2×n×L×cosθ/k可知，中心波长变化值Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k，根据Δλ值、空气的折射率n值，光束的入射角θ值和干涉级数k值，计算出腔长的变化量ΔL；步骤2，由公式ΔL=ΔH×tanα，根据夹角α值和所述步骤1计算得到的ΔL值，得出ΔH值，步骤3，根据所述步骤2得到的ΔH值，沿竖直方向移动楔形基片2，步骤4，当ΔH值小于零时，则沿竖直方向向上移动楔形基片2，向上移动的距离为ΔH；当ΔH值大于零时，则沿竖直方向向下移动楔形基片2，向下移动的距离为|ΔH|。本实施例中α为1′（0.017°），θ为0°，n=1，标准具的初始腔长为100μm，k为正整数，当中心波长在1064nm附近增加4nm，即Δλ值为4nm，由Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k时，可得ΔL=k×Δλ/2，则ΔL=2×knm，当k取不同的数值时，得到相对应的ΔL值，见表1.1：表1.1k取不同的数值时，相对应的ΔL值k187188189ΔL（μm）0.3740.3760.378α为1′（0.017°），tan0.017°=0.0002967，ΔL=ΔH×tanα，可知ΔH=ΔL/tanα，则ΔL对应的ΔH值见表1.2：表1.2ΔL值对应的ΔH值ΔL（μm）0.3740.3760.378ΔH（mm）1.2611.2671.274由表1.2可知，当中心波长在1064nm附近增加4nm，即Δλ值为4nm。当k分别取187、188、189时，对应标准具的腔长变化分别仅为增加0.374μm、0.376μm、0.378μm，而楔形基片在竖直向下的移动分别为1.261mm、1.267mm、1.274mm，可见，楔形基片移动毫米级的数量级才会引起腔长（标准具的中心厚度）发生零点几个微米的改变，因而很容易实现中心波长的精确控制。实施例2本实施例中α为1′（0.017°），θ为0°，n=1，标准具的初始腔长为100μm，k为正整数，当中心波长在1560nm附近增加10nm，即Δλ值为10nm，由Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k时，可得ΔL=k×Δλ/2，则ΔL=5×knm，当k取不同的数值时，得到相对应的ΔL值，见表2.1：表2.1k取不同的数值时，相对应的ΔL值k128129130ΔL（μm）0.640.6450.65α为1′（0.017°），tan0.017°=0.0002967，ΔL=ΔH×tanα，可知ΔH=ΔL/tanα，则ΔL对应的ΔH值见表2.2：表2.2ΔL值对应的ΔH值ΔL（μm）0.640.6450.65ΔH（mm）2.1572.1742.191由表2.2可知，当中心波长在1560nm附近增加10nm，即Δλ值为10nm。当k分别取128、129、130时，对应的腔长变化分别仅为增加0.64μm、0.645μm、0.65μm，而楔形基片在竖直向下的移动分别为2.157mm、2.174mm、2.191mm，可见，楔形基片移动毫米级的数量级才会引起腔长（标准具的中心厚度）发生零点几个微米的改变，因而很容易实现中心波长的精确控制。本实施例中，其余技术方案同实施例1。实施例3本实施例中α为0.1′（0.0017°），θ为0°，n=1，标准具的初始腔长为30μm，k为正整数，当中心波长在1064nm附近减小4nm，即Δλ值为-4nm，由Δλ=2×n×ΔL×cosθ/k时，可得ΔL=k×Δλ/2，则ΔL=2×knm，当k取不同的数值时，得到相对应的ΔL值，见表3.1：表3.1k取不同的数值时，相对应的ΔL值k555657ΔL（μm）-0.11-0.112-0.114α为1′（0.017°），tan0.017°=0.00002967，ΔL=ΔH×tanα，可知ΔH=ΔL/tanα，则ΔL对应的ΔH值见表3.2：表3.2ΔL值对应的ΔH值ΔL（μm）-0.11-0.112-0.114ΔH（mm）-3.707-3.775-3.842由表3.2可知，当中心波长在1064nm附近减小4nm，即Δλ值为-4nm。当k分别取56、57、58时，对应的腔长变化分别仅为减小0.11μm、0.112μm、0.114μm，而楔形基片在竖直向上的移动分别为3.707mm、3.775mm、3.842mm，可见，楔形基片移动毫米级的数量级才会引起腔长（标准具的中心厚度）发生零点几个微米的改变，因而很容易实现中心波长的精确控制。本实施例中，其余技术方案同实施例1。尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。当前第1页1 2 3