基于SIPM的旋光色散波长测量方法

沈新荣 贾宏志 杨曦靓 刘刚 姜士昕 涂建坤

摘要：提出了一种利用旋光色散进行波长测量的方法。采用高灵敏度的硅光电倍增管（SIPM）探测线偏振光通过旋光物质和无旋光物质时的输出光强随步进电机旋转而发生的变化，由此测出旋光物质的比旋光度，从而根据比旋光度的色散特征方程求出对应光源波长。大量实验证明，该波长测量装置的精度为1 nm，标准差为0.06 nm，该波长检测方法具有良好的可行性与稳定性，并且该测量装置具有结构简单、易于调节等特点。

关键词：旋光色散； 波长检测； 硅光电倍增管（SIPM）

中图分类号： TH 741 文献标志码： A doi： 10.3969/j.issn.1005-5630.2018.03.004

Abstract： A method is proposed for wavelength measurement by optical rotatory dispersion.The silicon photomultiplier（SIPM）with extremely high sensitivity is used to detect the output light intensity with or without optical active substance which varies with the rotation of the stepping motor.Then，the specific rotation of the optical active substance can be measured.The wavelength of the corresponding light source is obtained by the specific rotation dispersion equation.In the experiments，the precision of the wavelength measurement setup is about 1 nm and the standard deviation is 0 . 06 nm，which prove the feasibility and stability of proposed method.The measurement setup also has the characteristics of simple structure and is easy to adjust.

Keywords：

optical rotatory dispersion； wavelength measurement； silicon photomultiplier（SIPM）

引 言

随着光学技术的快速发展，波长测量技术也受到越来越多的关注[1]。由于许多物理参数的确定与所用光源波长有关，如位移、速度和角度等[2 4]，因此波长的精准测量显得尤为重要。目前，波长计被广泛用来测量波长值，根据测量原理，波长计主要可分为三类：斐索干涉型、法布里 珀罗干涉型和迈克尔逊干涉型[4 5]。其中：迈克尔逊干涉型波长计的测量精度相对高于另两种干涉型波长计，但是由于温度、振动等因素都会引起参考光和待测光的光程差产生偏差，导致测量结果误差增大[6 7]；而斐索干涉型波长计和法布里 珀罗干涉型波长计为了提高测量精度均采用内置参考光源来进行校准，成本较高不利于维护[8 10]。因此本文提出了一种利用旋光色散测量波长的新方法，并利用步进电机、硅光电倍增管（SIPM）、数字信号处理器（DSP）等搭建了一套测量装置。……