定义
用于精确测量激光波长的设备。
波测波器（或波长计）是一种干涉仪，用于对以激光束形式传递的光进行精确的波长测量。有不同的变体，包括扫描波测波器和没有移动部件的静态设备。
扫描迈克尔逊干涉仪
图 1：扫描迈克尔逊测波仪。
一种常用的波形计基于迈克尔逊干涉仪。图 1 显示了原理设置。来自被测光源的光被发送到迈克尔逊干涉仪，而干涉仪臂之一的长度则通过一定范围进行扫描。然后，光电探测器记录的输出功率相对于臂长的变化周期反映了波长。测量过程的控制和数据分析通常通过微处理器设备完成。
这种波计的原理可以扩展到非单色（=多色）源（→光谱仪）的光谱测量。从本质上讲，频谱是通过将傅里叶变换应用于检测到的功率与臂长差来获得的。这种方法称为傅里叶变换光谱。
各种类型的误差都会影响测量精度：
- 长度漂移（例如由温度漂移引起）和扫描机制的缺陷可能会引入大量误差。通过同时记录来自具有已知波长的稳定参考激光器的信号，可以在很大程度上消除此类误差。
- 光束轮廓的缺陷或变化会影响结果。因此，输入光通常在进入干涉仪之前进行空间滤波。当光通过单模光纤供电时，可实现理想的滤波。对于空间多模输入，可以使用一种模式清洁器，例如，由两个镜头之间的针孔组成。
- 确定信号振荡周期的精度受扫描范围宽度的限制。
- 对于高精度设备，各种其他效果可能相关。例如，结果可能会受到光输入功率波动和检测器噪声的影响。
例如，根据设备的质量，实现的波长精度可以为0.01 nm。由于扫描，此类设备不适合脉冲辐射。
静态菲佐干涉仪
图 2：基于菲佐干涉仪的静态波测仪。
Fizeau干涉仪（图2）使用两个平面反射表面，与精确平行度略有偏差。例如，它可以包含一个玻璃楔块，其角度不匹配为几角秒，例如，前表面部分反射，后表面完全反射。还有使用离散镜像的实现。
实际上，输入光束的两个副本以轻微的相对角度叠加，导致干涉图案，其周期取决于波长。通常，输入光束首先通过一些空间滤波器，然后将大直径的准直光束发送到Fizeau干涉仪上。
例如，使用CCD阵列测量干涉图案的形状，并使用微处理器处理数据。
这种技术不需要移动部件，并且可以实现相当高的波长分辨率。它也可以应用于脉冲激光器。
选择波峰的方面
不同类型的波表在许多方面可能有所不同：
- 精度在一纳米到远低于1 pm的几分之一之间变化，并且可能取决于波长。人们不应该将精度与分辨率混淆：例如扫描波计的高精度不仅需要高分辨率的显示器，还需要包括参考激光在内的设置的高稳定性。某些设备具有自动校准过程。为了获得最高精度，可能需要相当频繁的校准（在极端情况下每分钟一次）。
- 一些波测器具有内部参考激光器，其他波次使用外部光源。
- 静态设备的测量速度可以更高。这些也可以更容易地用于测量脉冲输入的波长，但一些扫描干涉仪设备也适用于此目的。
- 输入光可以作为自由空间激光束或通过光纤连接提供。
- 波测仪仅在有限的波长范围内工作。某些类型的波计比其他类型更适合极端波长区域。
- 一些波峰仪不仅可以显示波长，还可以显示线宽。
- 各种显示和软件功能可以使操作更加方便。例如，一些波峰计可以显示波长、波数和光学频率值。
替代测量技术
例如，其他类型的波测波器可以基于法布里-佩罗干涉仪。
波长测量的准确性受到许多因素的影响，例如光束的波前畸变。光学频率测量（→频率测量）可以实现更高的精度，这些测量不受这种影响的影响。
使用波谱仪通常比用光谱仪测量波长更精确。然而，光谱仪的优点是，它还提供有关不同光谱分量相对功率的信息。还有一些波谱仪可以用作光谱仪，从而提供高精度的两种功能。
参考文献
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