0 引言

        激光波长作为激光器重要的参数之一，是光频标研究、光通信、激光光谱、激光稳频、光纤传感等领域重要的测量参数[1-6]。然而，由于环境条件、激光器工作温度和电流波动的影响，激光器波长会发生漂移。因此，激光器波长的实时测量显得尤为重要。目前，测量激光波长的仪器主要有光谱仪和波长计2种。其中，光谱仪的测量精度高，波长测量范围广泛，但价格昂贵，体积较大，且使用条件和领域受到限制；波长计则由于其结构简单、成本相对较低、精度高等特点广泛应用于激光器的波长测量、监控和校准。激光波长测量方法分为2类：衍射测量法和干涉式测量法[7]。

衍射测量法主要采用光栅衍射形成的光谱线间隔与已知波长之间的关系，来求取待测激光器的波长。该方法操作简便，但测量精度较低。安徽师范大学的汪千凯等人[8]曾用此法进行测量，他们的测量精度仅达到10-4量级。

干涉测量法主要有3种：斐索干涉法、法布里-珀罗干涉法、迈克尔逊干涉法[9-10]。斐索干涉法测量精度最高可以达到10-7量级[11]，其最佳测量波段覆盖可见光-近红外波段。它对被测激光的模式和线宽要求不高，但这种测试系统需要标准具，且测量时需要对温度等环境因素进行控制，这增加了系统复杂度。 法布里-珀罗干涉法能够用于测量脉冲激光和连续激光的波长，其测量精度较高，可以达到10-8量级[12]，其最佳测量波段同样覆盖可见光-近红外波段。然而，这种测量系统结构较为复杂，研制成本高；此外，法布里-珀罗干涉仪受温度和气压影响较大，需要将其安装在恒温气密容器中，并需要一台稳定的氦氖激光器来监测干涉仪的波长漂移。 迈克尔逊干涉法的系统结构简单，其测量精度较高，最高可以达到10-11量级[13]，最佳测量波段覆盖可见光-远红外波段。但这种测试系统需要已知波长的参考光源辅助，且研制成本高，只能用于测量连续激光波长。因此，虽然干涉测量法的测量精度高，但是系统复杂，需要波长已知的参考光源且价格昂贵，缺乏普遍适用性。

针对现有激光波长测量法存在的问题，本文提出一种基于3×3光纤耦合器（下文简称耦合器）的激光波长测量方法。这种方法不仅测量精度满足使用需求，而且结构简单、成本低。

3 结束语

        本文提出的激光波长测量方法，是在干涉仪传输臂光程差（时延差）变化已知的情况下，通过FPGA计数待测激光干涉条纹的数量，再根据理论推导公式来进行求解实现的。系统测量误差主要来源于以下3个方面：1）测试环境温度波动会导致干涉条纹计数产生约±8个误差；2）当光程差变化一定时，激光干涉条纹会出现非整数倍半周期干涉条纹数量，然而条纹计数法只计算整数倍干涉条纹数量，因此小数部分会被取整，这种测试方法存在±1个误差；3）光纤延时线设置时延变化量本身也可能产生误差。

在测试过程中，本文采用光矢量分析仪进行标定，这可以进一步降低系统误差，系统测量的不确定度约为10-4。本文所提的测量方法具有结构简单、成本低的优势，可满足一般波长精度要求，同时还具有较好的应用前景，可用于激光频率漂移和光纤传输时延变化量的测量。