TW202012897A - 波長計 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種用於決定光束波長的方法和裝置。本發明揭露一種方法，包括：接收輸入光束，並且來自輸入光束的光被分配到多個通道。在具有第一自由光譜範圍的第一對干涉腔中，接收多個光通道中的兩個通道的光。測量從第一對干涉腔反射的光強度，並且根據來自第一對干涉腔的干涉訊號的測量結果和波長或頻率的初始估計值來決定輸入光束的波長或頻率的第一估計值。在具有小於第一自由光譜範圍的第二自由光譜範圍的第二對干涉腔中，接收多個光通道中的另外兩個通道的光。測量來自第二對干涉腔的光強度，並且根據第一估計值和來自第二對干涉腔的干涉訊號的測量結果來決定輸入光束的波長或頻率的第二估計值，其中第二估計值比第一估計值更準確。

Description

波長計
本說明書有關於能夠精確測量光束波長的波長計。
對於高性能傅立葉域光學同調斷層成像(FD-OCT)或掃描波長式的測距應用，重要的是要知道波長掃描中每個點的光波長(或波數或頻率) - 也稱為A掃描(軸向掃描)。在一些情況，掃描波長引擎被設計為產生線性掃描(具有等間隔波數的步進掃描)，以有效利用傅立葉分析方法。在一些情況中，在掃描期間發生一些波長抖動(jitter)，這在分析軸向掃描的深度資訊時，降低了垂直分辨率。在現代光學同調斷層掃描的應用中，軸向掃描頻率每秒可超過一百萬次，要求每次軸向掃描中的干涉信號以GHz或更高的速率進行取樣。因此，重要的是能夠以相似的速率測量絕對波長–不論是對線性化掃描，或者對掃描期間所發生的波數非線性效應進行光學同調斷層掃描或距離測量分析後校正(post-correct)，都是有益的。
在一個一般性實施例中，提供了一種決定光束的波長或頻率的方法。該方法包括：接收輸入光束，並將來自輸入光束的光分配到多個通道。該方法包括：在第一對干涉腔中接收多個光通道中的兩個通道的光，其中第一對干涉腔具有第一自由光譜範圍。該方法包括：測量從第一對干涉腔反射的光強度，以及根據來自第一對干涉腔的干涉信號的測量結果和輸入光束的波長或頻率的初始估計值，來決定輸入光束的波長或頻率的第一估計值。該方法包括：在第二對干涉腔，接收多個光通道中的另外兩個通道的光，其中第二對干涉腔具有小於第一自由光譜範圍的第二自由光譜範圍。該方法包括：測量來自第二對腔的光強度，並根據第一估計值和來自第二對干涉腔的干涉訊號的測量結果來決定輸入光束的波長或頻率的第二估計值，其中第二次估計比第一次估計更準確。
本發明的實施例包括以下一個或多個技術特徵中。可以同時測量從第一對干涉腔反射的光強度和來自第二對干涉腔光的強度。第一對干涉腔是近似正交的。輸入光束的波長在第一波長λ1和第二波長λ2之間的範圍內為近似已知的，第一對干涉腔包括第一干涉腔和第二干涉腔，第一干涉腔可以具有第一腔間隙長g1，第二干涉腔可具有第二腔間隙長g2。第一間隙長和第二間隙長之間差的絕對值| g1 - g2 |大約為m1·λ0 / 8，其中λ0 =（λ1+λ2）/ 2，並且m1​​是奇數。在一些實施例中，0.5·m1·λ0 / 8 >| g1-g2 | >1.5·m1·λ0 / 8。在某些實施例中，0.8⋅m1·λ0 / 8>| g1-g2 | >1.2·m1·λ0 / 8。在某些實施例中，0.9⋅m1·λ0 /8 >| g1-g2 | >1.1·m1·λ0 / 8。在某些實施例中，0.99·m1·λ0 / 8 >| g1-g2 | >1.01·m1·λ0 / 8。
在另外一個一般性實施例之中，提供了一種決定光束的波長或頻率的波長計。波長計包括：光分配器，該光分配器被配置為接收輸入光束並將來自輸入光束的光分配到多個通道。波長計：包括第一模組和第二模組，第一模組定義出第一對干涉腔，第一對干涉腔被配置為接收來自光分配器的兩個光通道的光，第一對干涉腔具有第一自由光譜範圍，第二模組定義出第二對干涉腔。從光分配器接收另外兩個光通道的光，其中第二對干涉腔具有小於第一自由光譜範圍的第二自由光譜範圍。波長計包括：處理器，該處理器被配置為根據來自第一對干涉腔的干涉訊號的測量結果和波長或頻率的初始估計值來決定輸入光束的波長或頻率的第一估計值，並根據來自第二對干涉腔的干涉訊號的測量結果和輸入光束的波長或頻率的第一估計值，決定輸入光束的波長或光學頻率的第二估計值，其中第二估計值比第一估計值更準確。
在另一個一般性實施例，提供了一種決定光束的波長或頻率的波長計。波長計包括：光分配器，該光分配器被配置為接收輸入光束並將來自輸入光束的光分配到多個通道。波長計包括：多個模組，其中每個模組限定一組干涉腔，每組干涉腔包括至少兩個干涉腔，並且每個干涉腔配置成接收來自光分配器的光通道的光。波長計包括：處理器，該處理器被配置為根據來自該等干涉腔組的干涉訊號的測量結果和波長或頻率的初始估計值來估計輸入光束的波長或頻率。根據來自具有最大自由光譜範圍的第一組干涉腔的測量結果來決定第一估計值，使用來自一個或多個額外的干涉腔的測量結果來改善第一估計值，該(等)額外的干涉腔的自由光譜範圍小於第一組干涉腔的自由光譜範圍。並且使用較早的估計值和來自干涉腔組中具有最小自由光譜範圍的最終干涉腔組的測量結果來決定最終估計值。
在另一個一般性實施例，提供了一種決定光束的波長或頻率的方法。該方法包括：接收輸入光束；將來自輸入光束的光分配到多個通道；在一對干涉腔中接收多個光通道中的兩個通道的光；測量由該對干涉腔反射的光強度；根據來自該對干涉腔的干涉訊號的測量結果和輸入光束的波長或頻率的初始估計值，決定輸入光束的波長或頻率的精確估計值。
在另一個一般實施例，提供了一種決定光束的波長或頻率的波長計。波長計包括：光分配器，該光分配器被配置為接收輸入光束並將來自輸入光束的光分配到多個通道；一組干涉腔，包括至少兩個干涉腔，每個干涉腔配置成接收來自光分配器的光通道的光；處理器，被配置為根據來自該組干涉腔的干涉訊號的測量結果和波長或頻率的初始估計值來估計輸入光束的波長或頻率，其中根據來自所述干涉腔的測量結果來決定精細估計值。
在另一個一般性實施例，提供了一種光學同調斷層攝影(OCT)系統，其中OCT系統使用由上述波長計或波長決定方法提供的波長資訊。
各種實施例可藉由方法、裝置、系統、計算機可讀取媒體、用於執行方法的裝置或上述的組合。
除非另外定義，否則本文使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常能理解的含義相同的含義。如果與通過引用併入本文的專利申請相衝突，則將以本說明書內容(包括定義)所述者為準。
從以下詳細描述中，本發明之目的和優點將顯而易見。
本發明揭露一種能夠高速測量雷射光波長的波長計。波長計可以快速測量掃頻式波長可調雷射在掃描中不同點的波長。在一些實施例中，波長計包括：具有不同自由光譜範圍的兩組或更多組干涉腔，其中每組干涉腔包括：具有相似自由光譜範圍的兩個或更多個干涉腔，其中至少一對干涉腔在特定波長近似正交。使用第一組干涉腔的數學模型，來決定雷射波長的第一估計值到第一組干涉腔之波長之初始估計值之第一自由光譜範圍的一半內。使用第二組干涉腔的數學模型，來決定雷射波長的第二估計值到第一估計值的第二自由光譜範圍的一半內，第二自由光譜範圍小於第一自由光譜範圍。以類似的方式，通過使用具有比前一組干涉腔的自由光譜範圍更小之自由光譜範圍的另外一組或多組干涉腔，可以精確確定雷射波長的估計值。這種使用多於一組干涉腔來決定光波長的方式被稱為用於決定光波長的『串級分析方法』。
參考第1圖，在一些實施例中，波長計100(也稱為光學頻率監視器(optical frequency monitor，OFM))包括光分配器102，其接收由光源124提供的輸入光束118。光源124可以是掃頻式波長可調雷射(swept wavelength tunable laser)。光分配器102將雷射分開並引導到多個通道104中。例如，光分配器102可以是光纖分配器(fiber distributor)，其將從光源124接收的光分配到在多個光纖中傳播的多個光通道中。例如，光分配器102可以包括自由空間光學元件，其將一個雷射光束分成在空氣中傳播的雷射光束的多個通道。
分光器/環行器模組106將一些通道104中的光引導到干涉腔模組108，干涉腔模組108包括多組干涉腔，例如122a和112b，統稱為122。每一組干涉腔122包括兩個或兩個以上的干涉腔，例如，一組是120a和120b，另一組是120c和120d，統稱為120。
參考第2圖，分光器/環行器模組106可包括分光器700，例如立方體型分光器(beamsplitter cubes)。例如，分光器700具有兩個輸入埠和兩個輸出埠。分光器700在第一輸入埠接收輸入光束，將輸入光束分成兩個輸出光束704和706，分別引導至第一輸出埠和第二輸出埠。輸出光束704被引導到相應的干涉腔120，而輸出光束706不被使用。從干涉腔120的返回光708在第一輸出埠處被接收並且被分光器700引導到第二輸入埠。從第二輸入埠出來的光朝向對應的偵測器126傳播。
參考第3圖，分光器/環行器模組106可包括環行器800。例如，環行器800具有三個埠。循環器800在第一埠處接收輸入光702，並將輸入光引導到第二埠。來自第二埠的輸出光束802被引導到相應的干涉腔120。從干涉腔120返回的返回光804被引導到第二埠，並且環行器800將返回光804轉發到第三埠。來自第三埠的輸出光束806朝向對應的偵測器126傳播。
在第1圖的實施例中，該組干涉腔122a包括兩個干涉腔120a和120b，並且該組干涉腔122b包括兩個干涉腔120c和120d。然而，在其他實施例中，一組干涉腔可包括三個或更多個干涉腔。
每個通道中的光被引導朝向干涉腔120，並且干涉光被干涉腔120反射回分光器/環行器模組106。分光器/環行器模組106取得來自干涉腔組122反射的干涉光，並引導反射光到包括多個偵測器126的偵測器模組110。例如，每個偵測器126可以是對光源124提供的光敏感的光電二極體。每個偵測器126偵測來自一個通道的光的強度。擷取模組112對來自偵測模組110之光通道的光強度作高頻取樣。擷取模組112的資料取樣是由取樣觸發信號128所觸發。
例如，擷取模組112可以包括多個高速類比數位轉換器(ADC)，其中每個類比數位轉換器對由相應的偵測器126提供的測量信號進行取樣。每個類比數位轉換器可以具有例如，8位元，10位元，12位元或14位元精度。每個類比數位轉換器的取樣率可以是，例如，高達1 KHz，高達10 KHz，高達100 KHz，高達1 MHz，高達10 MHz，高達100 MHz，高達1 GHz ，或高達10 GHz或更高。處理器114處理來自擷取模組112的資料以高速決定光的波長，並產生波長輸出130。
例如，光源124可以是掃頻式波長可調雷射，其以極快速率掃描波長或頻率，例如，每秒數千、數萬、或數十萬次掃描(sweeps)(掃頻)。每次掃頻可以有數十、數百或數千個點(掃點)。在每次掃頻期間，雷射從一種模式連續地改變到下一種模式，並且保持在一種模式下，例如約1ms、約100nm、約10ns或約1ns。例如，假設雷射124每次掃頻會掃點1,000個點且每秒執行400,000次掃頻，或者每次掃頻會掃點2,000個點且每秒執行200,000次掃頻。擷取模組112被配置為在2.5ns內對測量結果進行取樣，並且處理器114被配置為在2.5ns內從取樣資料計算波長。這會讓處理器114每秒可以提供400,000,000個準確的波長資料。
在一些實施例中，擷取模塊112將取樣後的測量結果儲存在資料儲存裝置中，且處理器114處理所儲存的取樣資料，並在稍後計算波長。處理器114可以在測量訊號取樣的同時計算波長，或不同時地計算波長。因此，處理器114可以在掃頻式波長可調雷射的波長掃點(scanning)或掃頻操作(swept operation)的同時計算波長，或不同時地計算波長。波長資訊有助於掃描線性化，或者對在波長掃描期間發生的波數非線性進行光學同調攝影或距離測量分析後校正。
在一些實施例中，至少有一個雷射通道(例如，116)用於監測雷射118的強度，以解釋光源124的強度變化。由干涉腔120反射回來且被偵測器模組110所測量到之光通道強度可以用上述被監測之光通道116的強度來作歸一化(normalized)。後面會更詳細描述，波長計100可以具有一個機構，用於阻擋光傳到一些或所有干涉腔120的第二表面，以便在校正期間確定波長相關的損耗。
以下將更詳細地說明，高速精確地決定雷射波長的流程600。流程600包括使用來自一組干涉腔中的至少兩個干涉腔的歸一化強度訊號，使用干涉腔的數學模型，以獲得光波長的精細測量值，其在初始估計值的自由光譜範圍的一半內。下面更詳細地描述校正流程，用於獲得干涉腔的特徵，該特徵是數學模型和/或作歸一化所必需的。可以高速地將光波長訊息提供給使用者。
波長計100設計成在指定的波長範圍內，以非常高的速率提供絕對波長測量。考慮一個光源，其輸出光束之中心波長為λ0 ，譜寬為Δλ。波長計100以遠小於頻寬的精度(δλ>>Δλ)高速測量波長。在第1圖的實施例中，干涉腔模組108包括N個干涉腔120。N個干涉儀腔體120被分成複數干涉腔組122，其中干涉腔組122之每一者包括兩個或更多個干涉腔120。
在下面的描述中，每一個干涉腔組122包括一對干涉腔120，其具有大致相同的自由光譜範圍(free spectral range)，並且該對干涉儀腔在中心波長附近近似正交。因此，N個干涉腔，存在N/2個干涉腔組。此外，還可以配置干涉腔120，使得干涉腔組122包括具有大致相同的自由光譜範圍的三個或更多個干涉腔120，並且有至少一對干涉腔120在中心波長附近為近似正交的。
波長計的理論基礎是對具有幾乎相同光程長(OPL)的一對干涉腔120同時作強度測量。該對干涉腔的光程差(OPD)等於m⋅λ0 /4，其中m是奇數。因此，在以λ0 為中心波長之波長範圍內，該對干涉腔之間的干涉相位差為m⋅π/2，並且稱該對干涉腔120為正交，並且被稱為正交對(quad pair)(QP)122。當該對干涉腔122歸一化後的正交信號，以波長為參數，並相對作圖，該圖通常可以用橢圓利薩儒圖(elliptical Lissajous figure)表示，其橢圓度取決於該對干涉腔的OPD。例如，正圓表示完美的90°相位差關係。
假設干涉腔是低精細度的(Low Finesse)，來自每個干涉腔的訊號可以用純餘弦干涉項簡單地加以描述
Figure 02_image001
，其中
Figure 02_image003
為測量強度，A和B分別是直流(DC)項和交流(AC)項，且θ是干涉相位。上述『歸一化訊號』是將測量的強度中減去DC項並除以AC項來得到的，
Figure 02_image005
。歸一化訊號有時被稱為『餘弦等效』訊號。
第4A圖是用來表示利薩儒圖的圖200，其為兩個低精細度的干涉腔120所構成的正交對所產生的歸一化強度訊號，其中光程差設定為約λ0 /4，波長分別為0.9λ0 、λ0 與1.1λ0 。縱軸表示第一干涉腔的歸一化光強度，橫軸表示第二干涉腔的歸一化光強度。每個橢圓表示干涉腔120在一個自由光譜範圍(free spectrum range)(FSR)波長點， FSR= c/OPL = c/2G (式1) 其中c是光速299,792,458 m/s，G是干涉腔間隙長(cavity gap length)，光程長是干涉腔間隙長的兩倍。當我們說兩個干涉腔具有大致相同的自由空間譜頻範圍時，我們的意思是兩個腔具有大致相同的干涉腔間隙長，使得干涉腔間隙長的差與平均干涉腔間隙長度的比值小於10％。例如，如果第一腔具有干涉腔間隙長g1，則第二腔具有干涉腔間隙長g2，則當|（g1-g2）/（（g1 + g2）/2) | > 10％時，兩個腔具有大致相同的自由光譜範圍。一對空腔的自由光譜範圍是指c /（2G），其中G =（g1 + g2）/ 2，g1是第一腔的干涉腔間隙長，g2是第一腔的干涉腔間隙長。
在第4A圖，橢圓202表示干涉腔120在一個自由光譜範圍的波長點，其中波長從0.9λ0 –FSR/2變化到0.9λ0 +FSR/2。橢圓204表示干涉腔120在一個自由光譜範圍的波長，其中波長從λ0 -FSR / 2變化到λ0 + FSR / 2。橢圓206表示干涉腔在一個自由光譜範圍的波長，其中波長從1.1λ0 -FSR / 2變化到1.1λ0 + FSR / 2。
第4B圖是用來表示利薩儒圖的圖214，其為兩個低精細度的干涉腔120所構成的正交對所產生的歸一化強度訊號，其中光程差設定為約3*λ0 /4，波長分別為0.9λ0 、λ0 與1.1λ0 。橢圓208表示干涉腔在一個自由光譜範圍的波長點，其中波長從0.9λ0 -FSR / 2變化到0.9λ0 + FSR / 2。橢圓210表示干涉腔在一個自由光譜範圍的波長點，其中波長從λ0 -FSR / 2變化到λ0 + FSR / 2。橢圓212表示干涉腔在一個自由光譜範圍的波長點，其中波長從1.1λ0 -FSR / 2變化到1.1λ0 + FSR / 2。
第4A圖和第4B圖顯示：在±Γ的波長範圍內，其中
Figure 02_image007
(式2) 在橢圓202、204、206、208、210、212上的一個點，在該點的波長恰好可由兩個光強度值唯一決定。上述事實在相當大的波長範圍Δλ，以及小數值的m的前提下(如λ0 的20%，從0.9λ0 至1.1λ0 )，是適用的。
參考第5圖，圖300顯示代表利薩儒圖的圓302，其對兩個低精細干涉腔120所構成的一個正交對122的歸一化強度訊號作繪圖所得到的，其中光程差設定為λ0 /4，波長範圍約λ0 。假設真實波長為λtrue 的光被引導到正交對122之中，並且已知的初始波長為λinitial ，且λinitial 的不確定度小於自由光譜範圍的一半。從正交對122所測量到的兩個歸一化強度值(扣掉DC項後，除以AC項)，如線304和306，其在λinitial 的Γ範圍內，在點308處相交，其中點308定義為測量到的波長λmeas 。圓圈310表示λmeas 的誤差。因此，將圓圈310內的弧長除以自由光譜範圍可以得到用來消除不確定度的因子。
第4A圖、第4B圖和第5圖所示的利薩儒圖是使用理想的干涉腔歸一化度(純餘弦干涉)所形成。實際上，由於物理、環境和/或製造上的原因，曲線可能失真，如果不進行校正則會引入額外的強度誤差。若波長不確定度可以藉由第一原理或計算得知，則仍然可以使用波長計的概念來消掉波長不確定度。
假設測量不受散粒雜訊限制(shot noise limited)，對於干涉腔間隙長為G的一干涉腔對，使用第5圖的幾何參數暗示對光學頻率的測量的不確定度，其最終的均方根值(rms)如下式：
Figure 02_image009
(式3) 其中SDR是在正交對122中兩個干涉腔120測量到的強度值，其均方根值的動態範圍。
增加正交對122的自由光譜範圍，會增加了允許的初始波長範圍，但也增加了最終波長不確定度。例如，在一個應用情境中，其可能需要較大的自由光譜範圍，且其最終的波長不確定度須低於使用一個正交對122可以達到的範圍。在這種情況下，對自由光譜範圍逐漸減縮之一系列的正交對122，使用串級分析(cascade analysis)，可以提供大的自由光譜範圍和低的波長不確定度。
在串級分析中，自由光譜範圍逐漸減縮的多個正交對122依序進行串級分析，其中正交對122的初始估計波長來自於對在先之具有較大的自由光譜範圍的正交對122所作的測量波長（基於光強度測量所確定的波長），該一系列正交對122的第一個涵蓋了初始的波長不確定度，而該系列中正交對122的最後一個定義了最終的波長不確定度。
在一些實施例中，波長計100包括多對具有不同干涉腔間隙長的、已知的、穩定的、低精細的干涉腔120。正交對122的兩個干涉腔120，其干涉腔間隙長的差值是指定波長範圍內的平均波長的1/8乘上m(m·1/8)，m是奇數，在指定波長範圍內，正交對122的兩個干涉腔120之間產生近似的正交干涉相位差。不同的正交對122具有不同的干涉腔間隙長，不同的干涉腔間隙長被設計成在波長計100的自由光譜範圍延伸，以覆蓋波長的初始估計值的最大不確定度。
在一些實施例中，可以使用兩個以上具有相似光程差的干涉腔120，只要它們具有唯一的光程差並且至少兩個是正交的。例如，假設有n個干涉腔，干涉腔1至干涉腔n，且干涉腔1與干涉腔2是正交的，假設Dij表示干涉腔i和干涉腔j之間的路徑長度差。設計n個干涉腔的干涉腔間隙長度，使得路徑長度差D12與D13略有不同、D12與D14略有不同、....，D12與D1n稍有不同，餘此類推。藉由讓干涉腔之間的路徑長度差相似但略有不同，可以從干涉儀腔體反射光強度的測量中獲得額外資訊。當使用迴歸以確定光學頻率(下面更詳細地描述)，有更多資料點是有用的。
另外，強度偵測器(例如，可以是偵測模組110中的偵測器132)用於高速(或即時)計算的照明的功率變化。這意味著檢測器126在測量其他通道的反射干涉光的同時，偵測器132也會測量來自通道116的光。因此，對於N個干涉腔(N / 2干涉腔對)，波長計100以相同取樣率對N + 1個通道的強度同步取樣。所有通道的總光學延遲匹配以轉換有限的性能。從每個時間樣本的N + 1個強度測量值的集合獨立地計算波長。
波長計100需要每個時間樣本的波長『初始估計值』。該『初始估計值』的最大不確定度取決於波長計的設計(特別是最大的自由光譜範圍)，並且可以小於可操作的波長範圍。在一些實施例中，雷射光源124的製造商會指定雷射光源124的光輸出的近似波長。製造商提供的近似波長可以作為串級分析的初始估計值。
對於一個已知的自由光譜範圍，(式3)提供了有關波長測量中的近似不確定度的相關資訊。自由光譜範圍是c / 2G，因此波長測量中的不確定度對自由光譜範圍的比值是
Figure 02_image011
/SDR。為了決定使用這對干涉腔的近似不確定度的改善，如果使用10位元的類比數位轉換器，SDR約為1,000，因此在此自由光譜範圍的不確定度約0.0005。這表示一個正交對可以將不確定度提高約2000倍。如果我們假設一個正交對可以將不確定度提高約500倍，那麼兩個正交對可以將波長的不確定度降低到初始不確定度的（1/500）⋅（1/500）= 1 / 250,000。
在使用兩對干涉腔的一些實施例中，第二對干涉腔的自由光譜範圍可小於第一對干涉腔的自由光譜範圍的1/10或1/100。輸入光束之波長或頻率的第二估計值的不確定度可以小於輸入光束之波長或頻率的第一估計值中的不確定度的1/10或1/100。在使用三對干涉腔的一些實施方式中，第三對干涉腔的自由光譜範圍可小於第二對干涉腔的自由光譜範圍的1/10或1/100。輸入光束之波長或頻率的第三估計值的不確定度可以小於輸入光束的波長或光學頻率的第二估計值的不確定度的1/10或1/100。輸入光束的波長或光學頻率的第三估計值的不確定度可小於輸入光束的波長或光學頻率的第一估計值的不確定度的1/100或10,000。因此，輸入光束的波長或頻率的第三估計值的不確定度可小於初始不確定度的1/1,000或1,000,000。
干涉腔120可以是各種類型中的任何一種，只要它們是穩定的並且可以獲得其足夠精確的干涉數學描述。第6圖和第7圖顯示了滿足上述標準的干涉腔400的實施例。例如，第6圖和第7圖所示的干涉腔設計可用於第1圖的干涉腔120。第6圖顯示干涉腔400的上視圖，第7圖顯示干涉腔400的立體圖。在本實施例中，干涉腔400是光纖式點繞射干涉腔，其具有形成低精細干涉儀的兩個低反射率介質表面402和404。
干涉腔400包括結構410，結構410由具有低熱膨脹係數的材料製成，例如Zerodur®，使得第二表面404可以拋光到材料本身中，從而降低成本並使潛變(creep)最小化。例如，結構410可包括基部406和光楔408，其中第二表面404是光楔408的拋光表面。基部406可包括用於支撐光楔408的V形槽500(參見第7圖)。例如，光纖412可以是單模偏振保持(single mode polarization-maintaining)(SM / PM)光纖。可以使用矽膠(silicon bond)414將光纖412固定到V形槽500。
干涉腔400是小的、穩定的，且在很寬的波長範圍內消色的(achromatic)，並且是對偏振不敏感的。在該實施例中，干涉腔的第一表面402是光纖端表面，其反射率可從第一原理計算。第二表面404是垂直於擴展波前設置的球形表面，產生共焦的干涉腔400。為了滿足正交的要求，讓光纖沿V形槽500適當地定位，並且細微地調整干涉腔的光程差。在一些實施例中，例如，將干涉腔400密封，以保護它們免受大氣和溫度波動的影響可能是有利的。『干涉腔』這個術語取決於上下文的涵義，其可以指定義干涉腔空間的結構(可以包含氣體或空氣)，或者指干涉腔本身(其可以包含氣體或空氣)。
在第6圖的實施例中，從第一表面402(光纖端表面)到第二表面404(光楔408的拋光表面)的距離約為12.7mm，拋光表面是曲率半徑為12.7mm的凹面。離開第一表面402後光的擴散約為2mm。第6圖所示的干涉腔設計的尺寸僅僅是示例。干涉腔120的尺寸對於不同的應用可以是不同的。
第6圖所示的干涉腔400的尺寸，干涉腔400的自由光譜範圍是c / 2G = 299792458 /（2 * 0.0127） ≅11.803GHz。假設光源124的製造商指定光束118的特定模式的波長約為900nm。這種波長對於光學同調斷層掃描的應用是有用的。900nm的波長對應於333.103THz的頻率。如果光束的真實頻率在333.103 THz - 11.803 GHz / 2到333.103 THz + 11.803 GHz / 2之間的頻率範圍內，則干涉腔400能精確地測量光波長，其對應於899.983nm至900.015nm之間的波長範圍，其中Δλ= 0.032nm。
下述是具有三個正交對的波長計的實施例。假設波長計所測量的光，其標稱波長為1550nm，且輸入波長不確定範圍±50nm (~12.5THz)，以實現不大於4MHz（~0.03pm）的輸出不確定度。該系統具有較大的測量動態範圍DR = ~170,000：1。
為簡單起見，假設三個干涉腔對具對其各自動態範圍作等化(DRi ，i = 1至3)的自由光譜範圍。各個動態範圍滿足DR = ~1,700,000：1 =
Figure 02_image013
，因此DRi = ~120。為了覆蓋初始波長不確定度，設計讓具有最大自由光譜範圍的正交對的參考光束和測試光束之間的光程長度差(OPL_diff1)滿足
Figure 02_image015
，這意味著參考光束和測試光束之間的光程差不超過24微米。對於雙程干涉儀(double pass interferometer)，干涉腔的設計如第6圖至第11圖所示，這意味著間隙長度G不大於12微米。例如，我們可以選擇OPL_diff1為24微米，這對應於間隙長度G = 12微米。
設計第二個正交對的自由光譜範圍，其覆蓋由第一個正交對所決定的波長估計值的不確定度。(式3)表明第一個正交對的波長不確定度是
Figure 02_image017
,，其中FSR1代表第一個正交對的自由光譜範圍。如果我們選擇第二個正交對的自由光譜範圍(FSR2)使得FSR2≥FSR1/ DR1 ，那麼第二個正交對的自由光譜範圍應該足以覆蓋根據第一個正交對測量光強度所決定之波長估計值的不確定性。上述公式顯示第二個正交對的參考光束和測試光束之間的光程差(OPL_diff2)應不大於OPL_diff1∙ DR1 ，這意味著OPL_diff2應不大於2.88 mm(即120∙ 24μm)。我們可以選擇第二個正交對的參考光束和測試光束之間的光程差(OPL_diff2)為2.88mm，這對應於間隙長度G = 1.44mm。
設計最後一個正交對的自由光譜範圍，其覆蓋根據第二個正交對決定之的波長估計值的不確定度。(公式3)顯示第二個正交對的波長不確定度為
Figure 02_image017
,。如果我們選擇第三個正交對(FSR3)的自由光譜範圍使FSR3 ≥ FSR2 / DR2，則第三個正交對的自由光譜範圍應足以覆蓋根據從第二個正交對所測量之光強度決定之波長估計值的不確定度。上述公式顯示第三個正交對的參考光束和測試光束之間的光程差(OPL_diff3)應不大於OPL_diff2 ∙ DR2 ，這意味著OPL_diff3應不大於345.6 mm ( 即1202 ∙24 μm)。例如，我們可以選擇第三個正交對的參考光束和測試光束之間的光程差(OPL_diff3)為345.6 mm，這對應於間隙長度G = 172.8 mm。
在該實施例中，第二個正交對的參考光束和測試光束之間的光程差可以是第一個正交對的光程差的約120倍，並且最後一個正交對的參考光束和測試光束之間的光程差可以是大約是第二個正交對的光程差的約120倍。
該波長計的設計可以適用於均方根強度訊號的動態範圍可以低至例如100：1。在(式3)中，
Figure 02_image019
，因此即使動態範圍降低到100：1(而不是設計第三個正交對時所預期的120：1)，第二個正交對的自由光譜範圍仍然可以覆蓋根據來自第一個正交對的干涉光強度的測量所決定之波長估值的不確定度，並且第三個正交對的自由光譜範圍仍然可以覆蓋根據來自第二個正交對之干涉光強度的測量而決定的波長估計值的不確定度。
上述設計原理可應用於具有單個正交對、兩個串級的正交對或多於三個的串級正交對的波長計。當存在多個串級正交對時，如果後一級正交對的自由光譜範圍不足以覆蓋由前一級正交對產生的波長估計值的不確定度範圍時，則根據後一級正交對決定的波長估計值可能產生誤差，其中估計的波長是實際波長加上或減去後一級中正交對的自由光譜範圍的一倍或多倍。
使用模型分析來計算引導進干涉腔400的光波長。由兩個介電表面組成的干涉腔，理論干涉強度可由Airy方程式來描述如下：
Figure 02_image021
(式4) 其中ρ 1 是光纖端表面是402的強度反射率並且ρ 2 是測試表面(例如，404)的有效強度反射率，ν是光學頻率，G是干涉腔間隙長，並且A是在將光學訊號轉換為數位訊號時與增益有關的常數。(式3)的傅立葉展開如下：
Figure 02_image023
其中
Figure 02_image025
且
Figure 02_image027
=
Figure 02_image029
(式5) 通常，對於低精細度的干涉腔而言，
Figure 02_image031
3的展開已經足夠。
在使用Lissajous圖式分析低精細度正交對，並使用簡單『餘弦等效』來估計波長時，(式5)說明了可能會出現的一種誤差。更高階(k>1)項是不考慮的。為了處理這些高階項並且改善波長的決定，更複雜的方法是將測量的腔強度擬合到由(式5)描述的數學模型。
假設可以得知ρ 1和ρ 2和A之適當值，(式5)中剩下的唯一未知參數是光學頻率，其可藉由將從該對干涉腔所測量到的強度，在每個取樣點用(式5)作非線性迴歸而被解出。根據高斯-牛頓法，對於一個干涉腔，在任意取樣點處，參數更新值為：
Figure 02_image033
(式6) 其中W 為2x2可對角化加權矩陣，D 為對2個干涉腔在一個取樣點所量到的2x1強度向量，I 為2x1的理論強度向量，且J 為I 對頻率偏微分後的2x1雅可比矩陣
Figure 02_image035
。然後光學頻率以
Figure 02_image037
更新，並重複該流程直到達到停止的標準。因為干涉腔是固定的且經最佳調節的干涉腔，故該分析可能足以平等地處理每次取樣，在這種情況下，加權矩陣可以用單元矩陣替換。
使用來自干涉腔的干涉信號的測量值，並將測量值擬合到基於腔的已知特性的數學模型以評估雷射光束的光學頻率值的額外說明可以在提交的美國專利申請案中找到(申請號：15/616,075，申請日：2017年6月7日)，其全部內容通過引用併入本文。
當將上述分析應用於一對干涉腔的干涉強度時，如果初始猜測值在該對干涉腔的自由光譜範圍的±1/2內，則可以明確地決定波長(參見式2)。因此，對於單一對干涉腔，為了收斂到正確的絕對波長，對於初始估計波長所作的估計需要在落在
Figure 02_image039
的範圍內。如果初始估計落在該範圍之外，則演算法將收斂到具有等於整數個自由光譜範圍的誤差的波長。
為了決定串級中所需的干涉腔對的最小數量，對於『起始估計』的不確定度和所需的最終波長不確定度為已知者，首先要注意固定的SDR(一個正交對中的兩個干涉腔的強度測量值的均方根動態範圍)，下述比值：
Figure 02_image041
(式7) 是一個常數，其代表單一對干涉腔的有效量測動態範圍。假設串級聯中的不同干涉對具有相同的動態範圍，則N對干涉對的有效動態範圍將是
Figure 02_image043
。不確定性是均方根值，因此為了增加分析的強健性，讓
Figure 02_image045
增加一個值
Figure 02_image047
是好方法，該值表示在超出下一對干涉腔的
Figure 02_image049
範圍之前，一個測量可以允許的標準差值。假設錯誤是常態分佈的，選擇
Figure 02_image051
作為標準差值是合理的，此失敗的機率為~2x10-9。假設SDR為1000：1 (可以使用10位元類比數位轉換器實現)，一個干涉腔對的有效動態範圍為120：1。給定初始波長不確定度
Figure 02_image053
和最終波長不確定度
Figure 02_image055
，干涉腔對的數量由下式決定：
Figure 02_image057
(式8)
假設干涉腔的光程差在設計上是穩定的，這可能需要與溫度和大氣影響的環境隔離。上述波長分析忽略了其他真實世界的影響。例如，由於干涉腔沒有對準，元件缺陷和光分配網路中的波長相關損耗，不同腔體將具有不同的電子增益和偏移、強度和波長相關損耗(wavelength dependent losses，WDL)。然而，如果環境隔離，隨著時間的推移，這些影響將是穩定的，因為路徑是被動的。對於這些影響
Figure 02_image059
、
Figure 02_image061
和A之數值的因素，可以用校正加以特徵化和補償，並且再次假設
Figure 02_image063
是足夠穩定的。
下面說明校正波長計100的流程。在沒有光的情況下測量通道，可以決定『暗』計數(Dark counts)(在沒有光的情況下產生的電偏移加上偵測器暗(熱)電流)，並且每個通道的所有後續的強度測量值，都會減去每個通道的偏移值。下面討論的所有進一步的校正都使用偏移校正後的強度測量，其用變數上方的帽子符號(caret)(^)表示。
在一些實施例中，波長相關的損耗來自光分配網路中的被動元件，例如分光器，環行器，耦合器和偵測器。這些損耗通常較小，約為百分之幾，並且每個通道可能不同。校正流程使用具有精確已知強度和波長的可調光源，測量每個干涉腔通道相對於強度監測器通道的波長相關損耗，波長相關損耗為波長的函數並掃描整個波長範圍內。使用波長計100獲取以高密度對全波長範圍進行取樣的掃描，其中所有干涉腔通道的第二表面404被阻擋。例如，可以在第一表面402和第二表面404之間的干涉腔400中***一片非反射或光吸收材料。可用低速或波長步進位置進行校正掃描，在每個點做平均以減少測量誤差。我們可以寫下:
Figure 02_image065
(式9) 其中
Figure 02_image067
是光學頻率
Figure 02_image069
的光源強度，
Figure 02_image071
是干涉腔通道j經偏移校正後所測量到的偵測器訊號，
Figure 02_image073
是經偏移校正後的監測器強度訊號，
Figure 02_image075
是該通道的波長相關損耗，
Figure 02_image077
是在強度監測器中觀察到的波長相關損耗，
Figure 02_image079
並表示多次測量的平均值。由於波長相關損耗與雷射強度無關，因此除以特定選定波長
Figure 02_image081
的波長相關損耗來歸一化波長相關損耗可能是有利的：
Figure 02_image083
(式10)
為了決定剩下的變數，
Figure 02_image085
、
Figure 02_image087
和
Figure 02_image089
，不要阻擋干涉腔400的第二表面404以取得另一次掃描的資料。每個通道都經過偏移校正並除以相應的波長相關損耗校正值。
Figure 02_image091
Figure 02_image093
(式11)
再次以低速或波長步進位置進行掃描，並在每個點進行平均以減少測量誤差。通過使用(式6)和已知的數值ν和G，將來自每個干涉腔的資料擬合到(式5)，該資料集合決定了與波長無關的數值
Figure 02_image085
、
Figure 02_image087
和
Figure 02_image089
。W 是NxN可對角化加權矩陣；D 為在全部N個取樣點所測量到之經偏移校正與WDL(與波長有關的損耗)校正的強度，其為2x1強度向量；I 為Nx1的理論強度向量，且J 為I 對頻率偏微分後的Nx3雅可比矩陣
Figure 02_image095
。這三個未知數的良好初始估計值可由第一原理(求出
Figure 02_image085
、
Figure 02_image087
)及數據本身(求出A)求出，因此迴歸可以快速可靠地收斂。在某些情況下，例如，當使用類似於第6圖中所示的干涉腔體設計時，由於其對腔體是否對準非常敏感，
Figure 02_image087
可能與純理論值不同，故僅需要對
Figure 02_image087
和A的值作改進。
A與波長無關，但隨著強度而變化。為了處理此強度相關性，使用強度監視器的平均值
Figure 02_image098
對經迴歸決定的值進行歸一化：
Figure 02_image100
(式12) 因此，在隨後的波長測量中，(式12)中每個樣本使用的A值，由以下公式確定：
Figure 02_image102
(式13)
以下說明干涉腔體設計的實施例，其可與第6圖和第7圖的干涉腔120結合使用或將之替換。參考第8圖，干涉腔單元800包括光纖準直器和使用光楔的兩個表面。通過光纖802傳輸的雷射光810由光纖準直透鏡804準直，以產生準直光812，準直光812被導向具有表面818和參考表面806的第一光楔814。一部分光812通過參考表面806被導向具有測試表面808和表面820的第二光楔816。參考表面806和測試表面808是與光束路徑正交的平表面，並且參考表面806和測試表面808之間的空間形成干涉腔。參考表面806和測試表面808之間的距離對應於(式1)中的干涉腔間隙長G。從參考表面806和測試表面808反射的光束被引導回準直透鏡804，準直透鏡804引導反射干涉光束返回光纖802。表面818和表面820不與光812的光束路徑正交，因此從表面818和820反射的光不會被引導回光纖802，使用光楔消除了來自那些多餘的表面的反射。
參考第9圖，干涉腔單元900包括漸變折射率透鏡(GRIN)904和光楔912。漸變折射率透鏡904的出射表面用作干涉腔腔體的參考表面906。漸變折射率透鏡904在第一表面914處接收通過光纖902傳輸的雷射光，並產生準直光束910。準直光束910的一部分通過參考表面906並指向光楔912。光楔912具有測試表面908和表面914。參考表面906和測試表面908是與準直光束910的光束路徑正交的平表面，並且參考表面906和測試表面908之間的空間形成干涉腔。參考表面906和測試表面908之間的距離對應於(式1)中的干涉腔間隙長G。從參考表面906和測試表面908反射的光被梯度折射率透鏡904引導回光纖902中，並形成干涉光。表面914不與準直光束910的光束路徑正交，因此從表面914反射的光不會被引導回光纖902。
參考第10圖，干涉腔由拋光的光纖的端面和光楔組成。該設計可用於例如具有大的自由光譜範圍的干涉腔。干涉腔單元1000包括光楔1006，光楔1006與拋光光纖1002的端面1010間隔開。雷射光透射穿過拋光的光纖1002，其中一部分雷射光被端面反射。端面1010用作參考表面。一部分雷射光離開端面1010並朝向光楔1006。光楔1006包括測試表面1004，該測試表面1004是與雷射光的光束路徑大致上正交，且反射一部分光的平表面。端面1010和測試表面1004之間的空間形成干涉腔。端面1010和測試表面1004之間的距離對應於(式1)中的干涉腔間隙長G。光楔1006具有不與雷射光的光束路徑正交的表面1008，且從表面1008反射的光不會被引導回光纖1002。
參考第11圖，可以使用自由空間雷射光束和具有反射或半反射面的各種光學元件來形成干涉腔。干涉腔單元1100包括分光器1112，第一復歸反射器(retro-reflector)1104和第二復歸反射器1106。分光器1112包括分光表面1110。準直雷射光束1102被引向分光器1112，並且分光表面1110將光束1102分成參考光束1114和位置P1處的測試光束1116。參考光束1114由第一復歸反射器1104反射，朝向分光器1112返回，並被分光表面1110反射，以形成輸出光束1118a。測試光束1116由第二復歸反射器1106反射，朝向分光器1112返回，並通過分光表面1110以形成輸出光束1118b。輸出光束1118a和1118b在光束分離表面1110上的點P2處重疊，並形成朝向偵測單元的干涉光束。
在此設計中，參考光束1114從P1到P2的路徑長與測試光束1116從P1到P2的路徑長度之間的差值對應於(式1)的干涉腔間隙長的兩倍，即2G。分光器1112內的參考光束1114和分光器1112內的測試光束1116的路徑長是相同的。如果第一復歸反射器1104和第二復歸反射器1106具有相同的尺寸，則第一復歸反射器1104內的參考光束1114的路徑長和第二復歸反射器內的測試光束1116的路徑長1106是相同的。因此，參考光束1114和測試光束1116之間的路徑長度差是在分光器1112和第二復歸反射器1106之間形成的干涉腔1108的間隙長的兩倍。分光器1112和第二復歸反射器1106之間的距離對應於(式1)中的干涉腔間隙長G。調整分光器1112和第二復歸反射器1106之間的距離，可以改變干涉腔單元1100的自由光譜範圍。與使用由光纖提供雷射光的其他設計相比，該設計的優點是，它可以具有更少的對準問題。干涉腔單元1100設計成限制來自各種中間表面的反射。
參考第12A圖和第12B圖，提供了用於決光束波長的流程600。流程600包括：(步驟602)接收具有大致上已知波長或頻率的輸入光束。例如，輸入光束可以是由光源124提供的光束118。波長或頻率的初始估計值可以由光源124的製造商指定。流程600包括：(步驟604)從將來自光源124的光束分配到多個通道。例如，光分配器102可以將來自輸入光束118的光分配到多個通道104。
流程600包括: (步驟606)在第一對干涉腔，接收多個光通道中的兩者的光，其中第一對干涉腔具有第一自由光譜範圍。例如，第一對干涉腔122a的干涉腔120a和120b可以接收來自分光器/環行器模組106的兩個光通道的光。流程600包括: (步驟608)測量來自第一對干涉腔的光的強度。例如，偵測器模組110中的偵測器126可以測量來自第一對干涉腔122a的干涉腔120a和120b的光強度。流程600包括: (步驟609)處理在(步驟608)中測量的原始強度，並校正雷射光強度波動和WDL(與波長相關的損耗)，及/或作歸一化。
流程600包括: (步驟610) 根據來自第一對干涉腔的干涉信號的測量結果和輸入光束的波長或頻率的初始估計來決定輸入光束的波長或頻率的第一估計值。例如，處理器114可以根據來自第一對干涉腔122的干涉信號的測量結果和輸入光束之波長或頻率的初始估計值來決定輸入光束118的波長或頻率的第一估計值，輸入光束的初始估計值由光源124的製造商指定。舉例而言，第一估計值的不確定度小於第一自由光譜範圍。
流程600包括：(步驟612)在第二對干涉腔，接收多個光通道中的另外兩個，其中第二對干涉腔具有小於第一自由光譜範圍的第二自由光譜範圍。例如，第二對干涉腔122b的干涉腔120c和120d接收來自分光器/環行器模組106的兩個光通道的光。流程600包括：(步驟614)測量來自第二對干涉腔的光強度。例如，偵測器模組110中的偵測器126測量來自第二對干涉腔122b的干涉腔120c和120d的光強度。流程600包括：(步驟615)處理在(步驟614)中測量的原始強度並校正雷射光強度波動和WDL(與波長相關的損耗)，及/或作歸一化。
流程600包括：(步驟616)根據第一估計值和來自第二對干涉腔的干涉信號的測量結果來決定輸入光束的波長或頻率的第二估計值。例如，處理器114根據第一估計值和來自第二對干涉腔的干涉信號的測量結果來決定輸入光束的波長或頻率的第二估計值。例如，輸入光束的波長或頻率的第二估計值的不確定性小於第二自由光譜範圍。
在一些實施例中，上述技術特徵與資料處理相關的部分，例如，通過使用高斯牛頓方法的非線性回歸決定頻率值，可以由處理器114實現，處理器114可以包括計算機中的一個或多個數位電子電路、硬體、韌體和軟體。例如，一些技術特徵可在資訊載體中的計算機程式產品中實現，例如在由可程式化處理器執行之機器可讀取儲存設備中；方法步驟可以由執行指令程式的可程式化處理器來執行，藉由對輸入資料進行操作並生成輸出來執行所述的功能。為了在傳播的訊號上編碼，可以把程式指令替換掉或額外增加程式指令，該傳播的訊號是人工生成的訊號，例如機器生成的電、光或電磁訊號，生成之後對該資訊進行編碼，然後傳輸到合適的接收設備，由可程式化處理器執行。
所述與資料處理有關的技術特徵可在可程式化系統上執行的一個或多個計算機程式中實現，可程式化系統包括至少一個可程式化處理器，其耦接以從資料儲存器接收資料和指令，並將資料和指令傳輸到資料儲存器、系統、輸入設備和輸出設備。計算機程式是一組指令，可以直接或間接地在計算機中使用，以執行某種活動或帶來某種結果。計算機程式可以用任何形式的程式語言(例如，Fortran、C、C ++、C＃、Objective-C、Java、Python)編寫，包括指令碼，編譯語言或解釋語言，並且可以以任何形式設置，包括作為獨立程式或作為模組、組件、子程式或適用於計算環境的其他單元。
用於執行指令程式的合適處理器包括：例如，通用和專用微處理器，以及任何類型的計算機的單一處理器或多個處理器或核中的一個。通常，處理器將從唯讀儲存器或隨機儲存器或兩者接收指令和資料。計算機的基本元件是用於執行指令的處理器和用於儲存指令和數據的一個或多個儲存器。通常，計算機還包括或一個或多個大容量儲存設備或與其可操作地耦接，以其通信以儲存資料文件；這些設備包括磁碟，例如內部硬碟和可攜式磁碟；磁光碟；和光碟。適合用來具體實現計算機程式指令和資料的儲存設備包括所有形式的非揮發性存儲器，包括例如半導體儲存器設備，例如EPROM，EEPROM，閃存設備和3D XPointTM 儲存設備；磁碟，如內部硬碟和可攜式磁碟；磁光碟；和CD-ROM和DVD-ROM磁碟。處理器和儲存器可以由ASIC(專用集成電路)補充或併入其中。
為了與使用者互動，可以在具有例如液晶顯示器(LCD)或有機發光二極管(OLED)監視器的顯示設備的計算機上實現這些特徵，用於向使用者顯示資訊，使者用可以藉由鍵盤以及例如滑鼠或軌跡球之類的輸入設備，或者觸控或語音介面，輸入到計算機。
本發明實施例說明如前述，但是其他實施方式也在本發明專利之申請專利範圍內。例如，與第6圖至第11圖中所示的干涉腔設計不同的干涉腔設計。波長計可以具有多種類型的干涉腔。來自分光器/環行器模組106的光到干涉腔102的耦合不必使用光纖。例如，可以使用自由空間光學元件，使得光從分光器/環行器模組106，通過空氣傳播到干涉腔102和從干涉腔102傳播出去。
例如，分光器/環行器模組106可包括分光器和環行器的組合。因為分光器損耗了輸入光強度的一半，所以從分光器向偵測器輸出的反射干涉光的強度大約是從環行器向偵測器輸出的反射干涉光的一半。歸一化程式用於把來自分光器的光強度和來自環行器的光強度作歸一化。例如，分光器/環行器模組106和干涉腔可以配置為雙通干涉儀(double-pass interferometers)架構，使得光在引導朝向偵測模組110之前，在干涉腔間隙行進4次(即，在模組106和108之間往返兩次)。
例如，干涉腔模組108可包括多組干涉腔，其中不同組的干涉腔具有不同數量的干涉腔。例如，一組干涉腔可以在每組中具有兩個干涉腔，其中兩個干涉腔具有大致相同的自由光譜範圍，並且兩個干涉腔在特定波長處近似正交。一組干涉腔在每組中可具有三個干涉腔，其中三個干涉腔具有大致相同的自由光譜範圍，並且三個空腔中的至少兩個在指定波長處近似正交。一組干涉腔在每組中可具有四個干涉腔，其中四個干涉腔具有大致相同的自由光譜範圍，並且四個干涉腔中的至少兩個在指定波長處近似正交，餘此類推。
參照第13圖，在一些實施例中，波長計可具有單組干涉腔，其中該組干涉腔包括具有類似干涉腔間隙長的兩個或更多個干涉腔。波長計1300包括光分配器1302，其接收由光源124提供的輸入光束118。光分配器1302將雷射光分開並引導到多個通道1304中。分光器/環行器模組1306將光引導到一些通道1304中。例如，干涉腔模組1308包括一對干涉腔1310，該對干涉腔1310包括干涉腔120a和120b。如第13圖所示，干涉腔模組1308包括兩個干涉腔120a和120b。然而，在其他實施例中，干涉腔模組1308可以包括三個或更多個干涉腔。在上述實施例中，光分配器1302提供額外的光通道給分光器/環行器1306，其為額外的干涉腔提供額外的光通道。
每個通道中的光被引導向干涉腔120，並且干涉光被干涉腔120反射回分光器/環行器模組1306。分光器/環行器模組1306接收來自干涉腔1310的反射的干涉光並引導干涉反射光到偵測器模組1312，偵測模組1312包括多個偵測器126，每個偵測器126偵測來自一個光通道的光強度。擷取模塊112以高頻率對來自偵測器模塊1312提供的光通道的光強度進行取樣，其中資料的取樣由取樣觸發信號128觸發。資料處理器114處理來自所擷取的資料。擷取模組112以高速決定光的波長，並產生波長輸出130。在一些實施例中，為了處理光源124的強度變化，使用雷射光的至少一個通道(例如，通道116)來監測雷射光118的強度。
第13圖的波長計1300的操作與第1圖的波長計100的操作方式類似。除了單一對干涉腔1310之外，其他都與第1圖所示相同。該對干涉腔1310包括一對干涉腔120，其具有大致相同的自由光譜範圍，並且該對干涉腔在光源124的中心波長附近近似正交。還可以將該對干涉腔1310配置為包括具有大致相同的自由光譜範圍的三個或更多個干涉腔120，並且至少一對干涉腔120在中心波長附近近似正交。
100:波長計 102:光分配器 104:通道 106:分光器/環行器模組 108:干涉腔模組 110:偵測器模組 112:擷取模組 114:處理器 116:光通道(用於強度監測) 118:輸入光束 120a、120b、120c、120d:干涉腔 124:光源 126:偵測器 128:取樣觸發訊號 130:波長輸出 132:偵測器(用於強度監測) 700:分光器 702:輸入光 704:輸出光束 706:輸出光束 708:返回光 800:環行器 802:輸出光束 804:返回光 806:輸出光束 200、214:利薩儒圖 202、204、206、208、210、212:橢圓 300:利薩儒圖 302:圓 304、306:線 308:點 310:圓圈 λtrue:真實波長 λinitial:真實波長 λmeas:測量到的波長 400:干涉腔 404:第二表面 406:基部 408:光楔 410:結構 412:光纖 414:矽膠 500:V形槽 800:干涉腔單元 802:光纖 804:光纖準直透鏡 806:參考面 810:雷射光 812:準直光 814、816:光楔 818、820:表面 900:干涉腔單元 902:光纖 904:漸變折射率透鏡 906:參考表面 908:測試表面 910:準直光束 912、904:表面 1000:干涉腔單元 1002:光纖 1004:測試表面 1006:光楔 1008:表面 1010:端面 1100:干涉腔單元 1102:準直光束 1104、1106:復歸反射器 1108:干涉腔 1110:分光表面 1112:分光器 1114:參考光束 1116:測試光束 1118a、1118b:輸出光束 P1、P2:點 600:流程 602、604、606、608、609、610、612、614、615、616:步驟 1300 1300:波長計 1302:光分配器 1304:通道 1306:分光器/環行器模組 1308:干涉腔模組 1310:干涉腔 1312:偵測器模組 114:處理器 116:光通道(用於強度監測) 118:輸入光束 120a、120b:干涉腔 124:光源 126:偵測器 128:取樣觸發訊號 130:波長輸出 132:偵測器(用於強度監測)
第1圖是本發明實施例揭露之波長計示意圖，其具有N個干涉腔。 第2圖是本發明實施例揭露之波長計之部分示意圖，其使用分光器。 第2圖是本發明實施例揭露之波長計之部分示意圖，其使用環行器。 第4A圖和第4B圖是利薩儒圖的例子，其分別對應於3個波長，上述3個波長來自於一個被設計在波長λ0 正交的正交對(m=1與m=3)。 第5圖說明降低波長不確定度的方式的實施例。 第6圖是點繞射干涉腔之設計的實施例。 第7圖是點繞射干涉腔之設計的實施例的立體圖。 第8圖至第11圖是可以用在波長計的干涉腔設計的實施例。 第12A圖和第12B圖是本發明實施例揭露之方法流程圖，用於決定光束波長。 第13圖是本發明實施例揭露之波長計之示意圖，使用一組干涉腔。 在各圖式中，相同元件符號表示相同元件。
600:流程
604、606、608、609、610、612、614、615、616:步驟

Claims (139)

  1. 一種方法，包括： 接收一輸入光束； 將該輸入光束分配至多個通道； 在一第一對干涉腔之中，接收該等通道之兩者之光，其中該第一對干涉腔具有一第一自由光譜範圍； 量測自該第一對干涉腔反射之光強度； 根據該第一對干涉腔之干涉訊號與該輸入光束之波長或頻率之一初步估計值，決定該輸入光束之波長或頻率之一第一估計值； 在一第二對干涉腔之中，接收該等通道之另外兩者之光，其中，該第二對干涉腔具有小於該第一自由光譜範圍之一第二自由光譜範圍； 量測自該第二對干涉腔反射之光強度；以及 根據該初步估計值與該第二對干涉腔之干涉訊號，決定該輸入光束之波長或頻率之一第二估計值，其中，該第二估計值比該第一估計值準確。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一對干涉腔反射之光強度與該第二對干涉腔反射之光強度是同時量測的。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第一對干涉腔為近似正交的。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該輸入光束的波長約在一第一波長 λ2與一第二波長 λ2的範圍之中， 該第一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2， 該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2 )/2，m1為奇數，且 0.8 ⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.2 ⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中該第二對干涉腔為近似正交的。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該第二對干涉腔包括一第三干涉腔與一第四干涉腔，該第三干涉腔具有一第三干涉腔間隙長g3，該第四干涉腔具有一第四干涉腔間隙長g4， 該第三干涉腔間隙長與該第四干涉腔間隙長的絕對差值|g3 – g4|約為 m2⋅ λ0 / 8，m2為奇數，且 0.8 ⋅ m2 ⋅ λ0 / 8 > |g3 – g4| > 1.2 ⋅ m2 ⋅ λ0 / 8。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該第一對干涉腔的平均腔長小於該第二對干涉腔的平均腔長，( g1+ g2 ) > ( g3+ g4 )。
  8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值包括：根據該第一對干涉腔之已知特徵，以一數學模型擬合該第一對干涉腔之干涉訊號； 其中擬合該第一對干涉腔之干涉訊號包括：使用該數學模型，對該干涉訊號作迴歸分析，包括在以該數學模型擬合該第一對干涉腔之干涉訊號時，使用高斯-牛頓最佳化法。
  9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值包括：根據該第一對干涉腔之已知特徵，以一數學模型擬合該第一對干涉腔之干涉訊號。
  10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中擬合該第一對干涉腔之干涉訊號包括：對該干涉訊號作迴歸分析，擬合至該數學模型，以決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值。
  11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該數學模型包括一解析函數。
  12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值包括：使用高斯-牛頓最佳化法。
  13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值包括：根據該第一對干涉腔之已知特徵，以一數學模型擬合該第一對干涉腔之干涉訊號； 其中擬合該第一對干涉腔之干涉訊號包括：對該干涉訊號作迴歸分析，擬合至該數學模型，以決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值； 其中該數學模型包括一解析函數； 其中決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值包括：使用高斯-牛頓最佳化法與根據該解析函數，決定該干涉訊號之對頻率偏微分後的雅可比矩陣。
  14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中至少一干涉腔是由下述至少一者所構成：(i) 一拋光平反射面與一拋光凹反射面，或(ii) 二拋光平反射面。
  15. 如申請專利範圍第1項之方法，其中至少一干涉腔是由至少二反射面所構成，且該等反射面之一者包括一光纖之一端表面。
  16. 如申請專利範圍第1項之方法，其中上述第一干涉腔與上述第二干涉腔中至少一者包括具有兩個低反射率介質表面之一光纖式點繞射干涉腔，以形成一干涉儀。
  17. 如申請專利範圍第1項之方法，包括： 對光強度作取樣；以及 分析光強度之取樣，以決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值與該第二估計值。
  18. 如申請專利範圍第17項之方法，包括： 使用一掃頻式波長可調雷射，產生該輸入光束； 以每秒至少P1次掃描及每次掃描至少P2個掃描點之頻率，從該輸入光束的一第一波長掃描至一第二波長，其中 P1 ⋅ P2至少為100； 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時對光強度作取樣，其中每秒至少取樣100個掃描點；以及 當該掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時決定波長或頻率之該第一估計值與該第二估計值，其中每秒至少決定100個該第一估計值與該第二估計值。
  19. 如申請專利範圍第17項之方法，包括： 使用一掃頻式波長可調雷射，產生該輸入光束； 以每秒至少P1次掃描及每次掃描至少P2個掃描點之頻率，從該輸入光束的一第一波長掃描至一第二波長，其中 P1 ⋅ P2至少為10,000； 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時對光強度作取樣，其中每秒至少取樣10,000個掃描點；以及 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時決定波長或頻率之該第一估計值與該第二估計值，其中每秒至少決定10,000個該第一估計值與該第二估計值。
  20. 如申請專利範圍第17項之方法，包括： 使用一掃頻式波長可調雷射，產生該輸入光束； 以每秒至少P1次掃描及每次掃描至少P2個掃描點之頻率，從該輸入光束的一第一波長掃描至一第二波長，其中 P1 ⋅ P2至少為108 ； 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時對光強度作取樣，其中每秒至少取樣108 個掃描點；以及 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時決定波長或頻率之該第一估計值與該第二估計值，其中每秒至少決定108 個該第一估計值與該第二估計值。
  21. 如申請專利範圍第20項之方法，包括使用該輸入光束之波長或頻率已決定之上述每秒至少108 個上述第二估計值，執行光學同調攝影術。
  22. 如申請專利範圍第1項之方法，包括使用該輸入光束之波長或頻率已決定之上述第二估計值，執行光學同調攝影術。
  23. 如申請專利範圍第1項之方法，包括使用至少一個分光器或環行器，以接收來自該等多個通道的光、引導光之至少一部分進入該等干涉腔、接收自該等干涉腔反射回來的光，以及將自該等干涉腔反射回來的光重新引導至一偵測器模組。
  24. 如申請專利範圍第1項之方法，包括監測該等通道之其中一者的強度並且補償該輸入光束的強度變動。
  25. 如申請專利範圍第1項之方法，包括決定一波長相關通道損耗，並且在決定該輸入光束之波長或頻率的該第一估計值與第二估計值時，補償該波長相關通道損耗。
  26. 如申請專利範圍第1項之方法，包括： 在一第三對干涉腔之中，接收該等通道之另外兩者之光； 量測自該第三對干涉腔反射之光強度； 量測自該第一對干涉腔反射之光強度；以及 根據該第二估計值與該第三對干涉腔之干涉訊號，決定該輸入光束之波長或頻率之一第三估計值。
  27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該第一對干涉腔、該第二對干涉腔與該第三對干涉腔反射之光強度是同時量測的。
  28. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該第一對干涉腔為近似正交的， 該第二對干涉腔為近似正交的， 該第三對干涉腔為近似正交的， 該輸入光束的波長約在一第一波長 λ2與一第二波長 λ2的範圍之中， 該第一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2， 該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2 )/2，m1為奇數， 0.8 ⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.2 ⋅ m1 ⋅ λ0 / 8， 該第二對干涉腔包括一第三干涉腔與一第四干涉腔，該第三干涉腔具有一第三干涉腔間隙長g3，該第四干涉腔具有一第四干涉腔間隙長g4， 該第三干涉腔間隙長與該第四干涉腔間隙長的絕對差值|g3 – g4|約為 m2⋅ λ0 / 8，m2為奇數， 0.8 ⋅ m2 ⋅ λ0 / 8 > |g3 – g4| > 1.2 ⋅ m2 ⋅ λ0 / 8， 該第三對干涉腔包括一第五干涉腔與一第六干涉腔，該第五干涉腔具有一第五干涉腔間隙長g5，該第六干涉腔具有一第六干涉腔間隙長g6， 該第五干涉腔間隙長與該第六干涉腔間隙長的絕對差值|g5 – g6|約為 m3⋅ λ0 / 8，m3為奇數，且 0.8 ⋅ m3⋅ λ0 / 8 > |g5 – g6| > 1.2 ⋅ m3 ⋅ λ0 / 8。
  29. 如申請專利範圍第28項之方法，其中該第一對干涉腔的平均腔長小於該第二對干涉腔的平均腔長，且該第二對干涉腔的平均腔長小於該第三對干涉腔的平均腔長，( g1+ g2 ) > ( g3+ g4 ) > ( g5+ g6 )。
  30. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該第二對干涉腔之自由光譜範圍小於該第一對干涉腔之自由光譜範圍的1/10，且該第三對干涉腔之自由光譜範圍小於該第二對干涉腔之自由光譜範圍的1/10。
  31. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該第二對干涉腔之自由光譜範圍小於該第一對干涉腔之自由光譜範圍的1/100，且該第三對干涉腔之自由光譜範圍小於該第二對干涉腔之自由光譜範圍的1/100。
  32. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二對干涉腔之自由光譜範圍小於該第一對干涉腔之自由光譜範圍的1/10。
  33. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該第二對干涉腔之自由光譜範圍小於該第一對干涉腔之自由光譜範圍的1/100。
  34. 如申請專利範圍第4項之方法，其中： 0.9⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.1⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  35. 如申請專利範圍第6項之方法，其中： 0.9⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.1⋅ m1 ⋅ λ0 / 8，且 0.9⋅ m2⋅ λ0 / 8 > |g3 – g4| > 1.1⋅ m2⋅ λ0 / 8。
  36. 如申請專利範圍第4項之方法，其中： 0.99⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.01⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  37. 如申請專利範圍第6項之方法，其中： 0.99⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.01⋅ m1 ⋅ λ0 / 8，且 0.99⋅ m2⋅ λ0 / 8 > |g3 – g4| > 1.01⋅ m2⋅ λ0 / 8。
  38. 如申請專利範圍第28項之方法，其中： 0.9⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.1⋅ m1 ⋅ λ0 / 8， 0.9⋅ m2⋅ λ0 / 8 > |g3 – g4| > 1.1⋅ m2⋅ λ0 / 8，且 0.9⋅ m3⋅ λ0 / 8 > |g5 – g6| > 1.1⋅ m3⋅ λ0 / 8。
  39. 如申請專利範圍第28項之方法，其中： 0.99⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.01⋅ m1 ⋅ λ0 / 8， 0.99⋅ m2⋅ λ0 / 8 > |g3 – g4| > 1.01⋅ m2⋅ λ0 / 8，且 0.99⋅ m3⋅ λ0 / 8 > |g5 – g6| > 1.01⋅ m3⋅ λ0 / 8。
  40. 一種裝置，包括： 一波長計，包括： 一光分配器，用以接收一輸入光束，並將來自輸入光束的光分配到多個通道； 一第一模組，該第一模組定義了一第一對干涉腔，該第一對干涉腔用以接收來自該光分配器之該等通道之其中二者的光，其中該第一對干涉腔具有一第一自由光譜範圍； 一第二模組，該第二模組定義了一第二對干涉腔，該第二對干涉腔用以接收來自該光分配器之該等通道之另外二者的光，其中，該第二對干涉腔具有小於該第一自由光譜範圍之一第二自由光譜範圍；以及 一處理器，用以： 決定根據該第一對干涉腔之干涉訊號與該輸入光束之波長或頻率之一初步估計值，決定該輸入光束之波長或頻率之一第一估計值；以及 根據該初步估計值與該第二對干涉腔之干涉訊號，決定該輸入光束之波長或頻率之一第二估計值，其中，該第二估計值比該第一估計值準確。
  41. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該第一對干涉腔為近似正交的，且中該第二對干涉腔為近似正交的。
  42. 如申請專利範圍第41項之裝置，其中該第一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2，且該輸入光束的波長約在一第一波長 λ2與一第二波長 λ2的範圍之中，該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m1為奇數，且 0.8 ⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.2 ⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  43. 如申請專利範圍第41項之裝置，其中該第一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2，且該輸入光束的波長約在一第一波長 λ2與一第二波長 λ2的範圍之中，該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m1為奇數，且 0.9⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.1⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  44. 如申請專利範圍第41項之裝置，其中該第一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2，且該輸入光束的波長約在一第一波長 λ2與一第二波長 λ2的範圍之中，該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m1為奇數，且 0.99⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.01⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  45. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該處理器用以根據該第一對干涉腔之已知特徵，以一數學模型擬合該第一對干涉腔之干涉訊號，決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值； 其中擬合該第一對干涉腔之干涉訊號包括：使用該數學模型，對該干涉訊號作迴歸分析； 其中該處理器使用高斯-牛頓最佳化法，將該第一對干涉腔之干涉訊號擬合至該數學模型。
  46. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該處理器用以根據該第一對干涉腔之已知特徵，以一數學模型擬合該第一對干涉腔之干涉訊號，決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值。
  47. 如申請專利範圍第46項之裝置，其中擬合該第一對干涉腔之干涉訊號包括：對該第一對干涉腔之干涉訊號使用迴歸分析以擬合該數學模型，以決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值。
  48. 如申請專利範圍第47項之裝置，其中該數學模型包括一解析函數。
  49. 如申請專利範圍第47項之裝置，其中決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值包括：使用高斯-牛頓最佳化法。
  50. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該處理器用以根據該第一對干涉腔之已知特徵，以一數學模型擬合該第一對干涉腔之干涉訊號，決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值； 其中擬合該第一對干涉腔之干涉訊號包括：對該第一對干涉腔之干涉訊號使用迴歸分析以擬合該數學模型，以決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值； 其中該數學模型包括一解析函數； 其中決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值包括：使用高斯-牛頓最佳化法與根據該解析函數，決定該干涉訊號之對頻率偏微分後的雅可比矩陣。
  51. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該第一對干涉腔包括下述至少一者： (i) 一拋光平反射面與一拋光凹反射面，或 (ii) 二拋光平反射面。
  52. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該第一對干涉腔包括具有兩個低反射率介質表面之一光纖式點繞射干涉腔，以形成一干涉儀。
  53. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中至少一干涉腔是由至少二反射面所構成，且該等反射面之一者包括一光纖之一端表面。
  54. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該波長計更包括： 一偵測器模組，用以量測自該第一對干涉腔與該第二對干涉腔反射回來的光強度；以及 一擷取模組，用以對該偵測器模組所量測的光強度作取樣，其中光強度的取樣由該處理器分析，以決定該輸入光束之波長或頻率的該第一估計值與該第二估計值。
  55. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該波長計更包括：至少一個分光器或環行器，以接收來自該等多個通道的光、引導光之至少一部分進入該等干涉腔、接收自該等干涉腔反射回來的光，以及將自該等干涉腔反射回來的光重新引導至一偵測器模組。
  56. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該波長計更包括：一強度監測器，用以監測該輸入光束的強度變動，且該處理器使用該強度監測器提供之資訊，用以在決定該第一估計值與該第二估計值時，補償該輸入光束的強度變動。
  57. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該波長計更包括：一第三模組，該第三模組定義了一第三對干涉腔，該第三對干涉腔用以接收來自該光分配器之該等通道之另外二者的光； 該處理器，用以根據該第三對干涉腔之干涉訊號與該輸入光束之波長或頻率之該第二估計值，決定該輸入光束之波長或頻率之一第三估計值，其中，該第三估計值比該第二估計值準確。
  58. 如申請專利範圍第57項之裝置，其中該第三對干涉腔為近似正交的。
  59. 如申請專利範圍第58項之裝置，其中該第二對干涉腔之自由光譜範圍小於該第一對干涉腔之自由光譜範圍的1/10，且該第三對干涉腔之自由光譜範圍小於該第二對干涉腔之自由光譜範圍的1/10。
  60. 如申請專利範圍第58項之裝置，其中該第二對干涉腔之自由光譜範圍小於該第一對干涉腔之自由光譜範圍的1/100，且該第三對干涉腔之自由光譜範圍小於該第二對干涉腔之自由光譜範圍的1/100。
  61. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該第二對干涉腔之自由光譜範圍小於該第一對干涉腔之自由光譜範圍的1/10。
  62. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該第二對干涉腔之自由光譜範圍小於該第一對干涉腔之自由光譜範圍的1/100。
  63. 如申請專利範圍第40項之裝置，更包括：一掃頻式波長可調雷射，以產生該輸入光束。
  64. 如申請專利範圍第63項之裝置，更包括一光學同調攝影系統，光學同調攝影系統從該掃頻式波長可調雷射產生一光束之一第一部分，該光束之該第一部分作為該輸入光束，且產生該光束之一第二部分，用於使用一光學同調攝影技術產生一影像，該光學同調攝影技術使用該光束之波長或頻率之該第二估計值。
  65. 一種裝置，包括： 一波長計，包括： 一光分配器，用以接收一輸入光束，並將來自輸入光束的光分配到多個通道； 複數模組，該等模組之每一者定義了一干涉腔組，該干涉腔組包括至少二干涉腔，該等干涉腔之每一者用以接收來自該光分配器之該等通道之其中一者的光；以及 一處理器，根據干涉訊號，估計該輸入光束之波長或頻率，其中，根據該等干涉組之一第一干涉組的干涉訊號決定一第一估計值，該第一干涉腔組具有一最大自由光譜範圍，使用該等干涉腔組之額外一者或多者的干涉訊號，改善該第一估計值，該等干涉腔組之額外一者或多者具有比該最大自由光譜範圍小的自由光譜範圍，且使用一先前估計值與該等干涉腔組之最後一者的干涉訊號，決定一最後估計值。
  66. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中該等干涉腔組之每一者中的干涉腔具有一相似的自由光譜範圍，且不同的該等干涉腔組具有不同的自由光譜範圍。
  67. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中該等干涉腔組中至少一者包括剛好兩個干涉腔。
  68. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中該等干涉腔組中至少一者包括三個干涉腔。
  69. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中對於每一個干涉腔組中有至少一對干涉腔是以一特定波長近似正交的，該特定波長落在一光源能產生之一波長範圍之內，該光源產生該輸入光束。
  70. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中該輸入光束具有由λ1至λ2之已知波長範圍，該至少一對干涉腔是以一波長λ0 =(λ1+λ2)/2近似正交的，該至少一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2，且該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2 )/2，m1為奇數，且 0.8 ⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.2 ⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  71. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中該處理器用以根據該第一對干涉腔之已知特徵，以一數學模型擬合該第一對干涉腔之干涉訊號，決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值； 其中擬合該第一對干涉腔之干涉訊號包括：使用該數學模型，對該干涉訊號作迴歸分析； 其中該處理器使用高斯-牛頓最佳化法，將該第一對干涉腔之干涉訊號擬合至該數學模型。
  72. 如申請專利範圍第65項之裝置，用以該處理器根據該等干涉腔對之已知特徵，以一數學模型擬合該等干涉腔對之干涉訊號，決定該輸入光束之波長或頻率之該等估計值。
  73. 如申請專利範圍第72項之裝置，其中擬合該等干涉腔對之干涉訊號包括：使用迴歸分析以擬合該數學模型，以決定該輸入光束之波長或頻率之該等估計值。
  74. 如申請專利範圍第73項之裝置，其中該數學模型包括一解析函數。
  75. 如申請專利範圍第74項之裝置，其中決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值包括：使用高斯-牛頓最佳化法。
  76. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中該等干涉腔對之每一者該處理器用以根據該干涉腔對之已知特徵，以一數學模型擬合該干涉腔對之干涉訊號，決定該輸入光束之波長或頻率之一估計值； 其中擬合該干涉腔對之干涉訊號包括：對該干涉腔對之干涉訊號使用迴歸分析以擬合該數學模型，以決定該輸入光束之波長或頻率之該估計值； 其中該數學模型包括一解析函數； 其中決定該輸入光束之波長或頻率之該估計值包括：使用高斯-牛頓最佳化法與根據該解析函數，決定該干涉訊號之對頻率偏微分後的雅可比矩陣。
  77. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中至少一干涉腔是由下述至少一者所構成：(i) 一拋光平反射面與一拋光凹反射面，或(ii) 二拋光平反射面。
  78. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中該等干涉腔至少一者包括具有兩個低反射率介質表面之一光纖式點繞射干涉腔，以形成一干涉儀。
  79. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中該波長計更包括： 一偵測器模組，用以量測自該等干涉腔對反射回來的光強度；以及 一擷取模組，用以對該偵測器模組所量測的光強度作取樣，其中光強度的取樣由該處理器分析，以決定該輸入光束之波長或頻率的該等估計值。
  80. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中該波長計更包括：至少一個分光器或環行器，以接收來自該等多個通道的光、引導光之至少一部分進入該等干涉腔、接收自該等干涉腔反射回來的光，以及將自該等干涉腔反射回來的光重新引導至一偵測器模組。
  81. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中該波長計更包括：一強度監測器，用以補償該輸入光束的強度變動。
  82. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中至少一第二對干涉腔的自由光譜範圍小於該第一對干涉腔之自由光譜範圍的1/10，且該最後干涉腔對之自由光譜範圍小於該第二對干涉腔之自由光譜範圍的1/10。
  83. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中至少一第二對干涉腔的自由光譜範圍小於該第一對干涉腔之自由光譜範圍的1/100，且該最後干涉腔對之自由光譜範圍小於該第二對干涉腔之自由光譜範圍的1/100。
  84. 如申請專利範圍第3項之方法，其中該輸入光束的波長約在一第一波長 λ2與一第二波長 λ2的範圍之中， 該第一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2， 該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2 )/2，m1為奇數，且 0.5 ⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.5⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  85. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該第二對干涉腔包括一第三干涉腔與一第四干涉腔，該第三干涉腔具有一第三干涉腔間隙長g3，該第四干涉腔具有一第四干涉腔間隙長g4， 該第三干涉腔間隙長與該第四干涉腔間隙長的絕對差值|g3– g4|約為 m2⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2 )/2，m2為奇數，且 0.5 ⋅ m2⋅ λ0 / 8 > |g3 – g4| > 1.5⋅ m2⋅ λ0 / 8。
  86. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該第一對干涉腔為近似正交的， 該第二對干涉腔為近似正交的， 該第三對干涉腔為近似正交的， 該輸入光束的波長約在一第一波長λ2與一第二波長λ2的範圍之中， 該第一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2， 該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m1為奇數， 0.5⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.5⋅ m1 ⋅ λ0 / 8， 該第二對干涉腔包括一第三干涉腔與一第四干涉腔，該第三干涉腔具有一第三干涉腔間隙長g3，該第四干涉腔具有一第四干涉腔間隙長g4， 該第三干涉腔間隙長與該第四干涉腔間隙長的絕對差值|g3 – g4|約為 m2⋅ λ0 / 8，m2為奇數， 0.5⋅ m2 ⋅ λ0 / 8 > |g3 – g4| > 1.5 ⋅ m2 ⋅ λ0 / 8， 該第三對干涉腔包括一第五干涉腔與一第六干涉腔，該第五干涉腔具有一第五干涉腔間隙長g5，該第六干涉腔具有一第六干涉腔間隙長g6， 該第五干涉腔間隙長與該第六干涉腔間隙長的絕對差值|g5 – g6|約為 m3⋅ λ0 / 8，m3為奇數，且0.5⋅ m3⋅ λ0 / 8 > |g5 – g6| > 1.5⋅ m3 ⋅ λ0 / 8。
  87. 如申請專利範圍第41項之方法，其中該第一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2，且該輸入光束的波長約在一第一波長 λ2與一第二波長 λ2的範圍之中，該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m為奇數，且 0.5⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.5⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  88. 如申請專利範圍第69項之裝置，其中該輸入光束具有由λ1至λ2之已知波長範圍，該至少一對干涉腔是以一波長λ0 =(λ1+λ2)/2近似正交的，該至少一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2，且該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2 )/2，m為奇數，且 0.5⋅ m⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.5⋅ m⋅ λ0 / 8。
  89. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該等干涉腔組之至少一者是由下述至少一者所構成： (i) 一第一光楔之一第一平面與一第二光楔之一第二平面； (ii) 一漸變折射率透鏡之一平面與一光楔之一平面； (iii) 一光纖之一拋光的端面與一光楔之一平面；或 (iv) 一分光器之一平面與一光楔之一平面。
  90. 如申請專利範圍第40項之裝置，其中該等干涉腔組之至少一者是由下述至少一者所構成： (i) 一第一光楔之一第一平面與一第二光楔之一第二平面； (ii) 一漸變折射率透鏡之一平面與一光楔之一平面； (iii) 一光纖之一拋光的端面與一光楔之一平面；或 (iv) 一分光器之一平面與一光楔之一平面。
  91. 如申請專利範圍第65項之裝置，其中該等干涉腔組之至少一者是由下述至少一者所構成： (i) 一第一光楔之一第一平面與一第二光楔之一第二平面； (ii) 一漸變折射率透鏡之一平面與一光楔之一平面； (iii) 一光纖之一拋光的端面與一光楔之一平面；或 (iv) 一分光器之一平面與一光楔之一平面。
  92. 一種方法，包括： 接收一輸入光束； 將該輸入光束分配至多個通道； 在一對干涉腔之中，接收該等通道之兩者之光； 量測自該干涉腔組反射之光強度；以及 根據該干涉腔組之干涉訊號與該輸入光束之波長或頻率之一初步估計值，決定該輸入光束之波長或頻率之一改進估計值。
  93. 如申請專利範圍第92項之方法，該對干涉腔為近似正交的。
  94. 如申請專利範圍第93項之方法，其中該輸入光束的波長約在一第一波長λ2與一第二波長λ2的範圍之中， 該對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2， 該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m1為奇數，且 0.8 ⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.2 ⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  95. 如申請專利範圍第93項之方法，其中該輸入光束的波長約在一第一波長λ2與一第二波長λ2的範圍之中， 該對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2， 該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m1為奇數，且 0.9⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.1⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  96. 如申請專利範圍第93項之方法，其中該輸入光束的波長約在一第一波長λ2與一第二波長λ2的範圍之中， 該對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2， 該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m1為奇數，且 0.99⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.01⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  97. 如申請專利範圍第93項之方法，其中該輸入光束的波長約在一第一波長λ2與一第二波長λ2的範圍之中， 該對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2， 該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m1 ⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m1為奇數，且 0.5⋅ m1 ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.5⋅ m1 ⋅ λ0 / 8。
  98. 如申請專利範圍第92項之方法，其中決定該輸入光束之波長或頻率之該改進估計值包括：根據該對干涉腔之已知特徵，以一數學模型擬合該對干涉腔之干涉訊號； 其中擬合該對干涉腔之干涉訊號包括：對該干涉訊號作迴歸分析，擬合至該數學模型，包括使用高斯-牛頓最佳化法，將該第一對干涉腔之干涉訊號擬合至該數學模型。
  99. 如申請專利範圍第92項之方法，決定該輸入光束之波長或頻率之該改進估計值包括：根據該干涉腔組之已知特徵，以一數學模型擬合該干涉腔組之干涉訊號。
  100. 如申請專利範圍第99項之方法，其中擬合該干涉腔組之干涉訊號包括：對該干涉訊號作迴歸分析，擬合至該數學模型，以決定該輸入光束之波長或頻率之該改進估計值。
  101. 如申請專利範圍第100項之方法，其中該數學模型包括一解析函數。
  102. 如申請專利範圍第100項之方法，其中決定該輸入光束之波長或頻率之該改進估計值包括：使用高斯-牛頓最佳化法。
  103. 如申請專利範圍第92項之方法，其中決定該輸入光束之波長或頻率之該改進估計值包括：根據該干涉腔組之已知特徵，以一數學模型擬合該干涉腔組之干涉訊號； 其中擬合該干涉腔組之干涉訊號包括：對該干涉訊號作迴歸分析，擬合至該數學模型，以決定該輸入光束之波長或頻率之該改進估計值； 其中該數學模型包括一解析函數； 其中決定該輸入光束之波長或頻率之該改進估計值包括：使用高斯-牛頓最佳化法與根據該解析函數，決定該干涉訊號之對頻率偏微分後的雅可比矩陣。
  104. 如申請專利範圍第92項之方法，上述至少一干涉腔是由下述至少一者所構成：(i) 一拋光平反射面與一拋光凹反射面，或(ii) 二拋光平反射面。
  105. 如申請專利範圍第92項之方法，其中至少一干涉腔是由至少二反射面所構成，且該等反射面之一者包括一光纖之一端表面。
  106. 如申請專利範圍第92項之方法，其中至少一干涉腔包括具有兩個低反射率介質表面之一光纖式點繞射干涉腔，以形成一干涉儀。
  107. 如申請專利範圍第92項之方法，其中該等干涉腔之至少一者是由下述至少一者所構成： (i) 一第一光楔之一第一平面與一第二光楔之一第二平面； (ii) 一漸變折射率透鏡之一平面與一光楔之一平面； (iii) 一光纖之一拋光的端面與一光楔之一平面；或 (iv) 一分光器之一平面與一光楔之一平面。
  108. 如申請專利範圍第92項之方法，包括： 對光強度作取樣；以及 分析光強度之取樣，以決定該輸入光束之波長或頻率之該改進估計值。
  109. 如申請專利範圍第108項之方法，包括： 使用一掃頻式波長可調雷射，產生該輸入光束； 以每秒至少P1次掃描及每次掃描至少P2個掃描點之頻率，從該輸入光束的一第一波長掃描至一第二波長，其中 P1 ⋅ P2至少為100； 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時對光強度作取樣，其中每秒至少取樣100個掃描點；以及 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時決定波長或頻率之該改進估計值，其中每秒至少決定100個該改進估計值。
  110. 如申請專利範圍第108項之方法，包括： 使用一掃頻式波長可調雷射，產生該輸入光束； 以每秒至少P1次掃描及每次掃描至少P2個掃描點之頻率，從該輸入光束的一第一波長掃描至一第二波長，其中 P1 ⋅ P2至少為10,000； 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時對光強度作取樣，其中每秒至少取樣10,000個掃描點；以及 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時決定波長或頻率之該改進估計值，其中每秒至少決定10,000個該改進估計值。
  111. 如申請專利範圍第108項之方法，包括： 使用一掃頻式波長可調雷射，產生該輸入光束； 以每秒至少P1次掃描及每次掃描至少P2個掃描點之頻率，從該輸入光束的一第一波長掃描至一第二波長，其中 P1 ⋅ P2至少為1000,000； 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時對光強度作取樣，其中每秒至少取樣1000,000個掃描點；以及 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時決定波長或頻率之該改進估計值，其中每秒至少決定1000,000個該改進估計值。
  112. 如申請專利範圍第108項之方法，包括： 使用一掃頻式波長可調雷射，產生該輸入光束； 以每秒至少P1次掃描及每次掃描至少P2個掃描點之頻率，從該輸入光束的一第一波長掃描至一第二波長，其中 P1 ⋅ P2至少為108 ； 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時對光強度作取樣，其中每秒至少取樣108 個掃描點；以及 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時決定波長或頻率之該改進估計值，其中每秒至少決定108 秒該改進估計值。
  113. 如申請專利範圍第112項之方法，包括使用該輸入光束之波長或頻率已決定之上述每秒至少108 個該改進估計值，執行光學同調攝影術。
  114. 如申請專利範圍第92項之方法，包括使用該輸入光束之波長或頻率之該改進估計值，執行光學同調攝影術。
  115. 如申請專利範圍第92項之方法，包括使用至少一個分光器或環行器，以接收來自該等多個通道的光、引導光之至少一部分進入該等干涉腔、接收自該等干涉腔反射回來的光，以及將自該等干涉腔反射回來的光重新引導至一偵測器模組。
  116. 如申請專利範圍第92項之方法，包括監測該等通道之其中一者的強度並且補償該輸入光束的強度變動。
  117. 如申請專利範圍第92項之方法，包括決定與該通道有關的一波長相關損耗，並且在決定該輸入光束之波長或頻率的該第一估計值與第二估計值時，補償該波長相關損耗。
  118. 一種裝置，包括： 一波長計，包括： 一光分配器，用以接收一輸入光束，並將來自輸入光束的光分配到多個通道； 一干涉腔組，包括至少二干涉腔，該等干涉腔之每一者用以接收來自該光分配器之該等通道之其中一者的光；以及 一處理器，根據該干涉腔組之干涉訊號與該輸入光束之波長或頻率之一初步估計值，決定該輸入光束之波長或頻率之一改進估計值。
  119. 如申請專利範圍第118項之方法，其中該等干涉腔具有一相似的自由光譜範圍。
  120. 如申請專利範圍第118項之方法，其中該等干涉腔組包括剛好兩個干涉腔。
  121. 如申請專利範圍第118項之方法，其中該等干涉腔組包括三個干涉腔。
  122. 如申請專利範圍第118項之裝置，其中對於每一個干涉腔組中有至少一對干涉腔是以一特定波長近似正交的，該特定波長落在一光源能產生之一波長範圍之內，該光源產生該輸入光束。
  123. 如申請專利範圍第122項之裝置，其中該輸入光束具有由λ1至λ2之已知波長範圍，該干涉腔組在λ1至λ2之已知波長範圍內為近似正交的。
  124. 如申請專利範圍第123項之裝置，其中該干涉腔組是以一波長λ0 =(λ1+λ2)/2近似正交的，該至少一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2，且該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m為奇數，且 0.8 ⋅ m⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.2 ⋅ m⋅ λ0 / 8。
  125. 如申請專利範圍第123項之裝置，其中該干涉腔組是以一波長λ0 =(λ1+λ2)/2近似正交的，該至少一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2，且該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m為奇數，且 0.9⋅ m ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.1⋅ m ⋅ λ0 / 8。
  126. 如申請專利範圍第123項之裝置，其中該干涉腔組是以一波長λ0 =(λ1+λ2)/2近似正交的，該至少一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2，且該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m為奇數，且 0.99⋅ m ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.01⋅ m ⋅ λ0 / 8。
  127. 如申請專利範圍第123項之裝置，其中該干涉腔組是以一波長λ0 =(λ1+λ2)/2近似正交的，該至少一對干涉腔包括一第一干涉腔與一第二干涉腔，該第一干涉腔具有一第一干涉腔間隙長g1，該第二干涉腔具有一第二干涉腔間隙長g2，且該第一干涉腔間隙長與該第二干涉腔間隙長的絕對差值|g1 – g2|約為 m⋅ λ0 / 8，λ0 = (λ1 + λ2)/2，m為奇數，且 0.5⋅ m ⋅ λ0 / 8 > |g1 – g2| > 1.5⋅ m ⋅ λ0 / 8。
  128. 如申請專利範圍第118項之裝置，其中該處理器用以根據該干涉腔組之已知特徵，以一數學模型擬合該干涉腔組之干涉訊號，決定該輸入光束之波長或頻率之一估計值； 其中擬合該干涉腔組之干涉訊號包括：對該干涉訊號作迴歸分析，擬合至該數學模型； 其中該處理器使用高斯-牛頓最佳化法，將該干涉腔組之干涉訊號擬合至該數學模型。
  129. 如申請專利範圍第118項之裝置，其中對於每一對該等干涉腔，該處理器根據該干涉腔組之已知特徵，將該干涉腔組之干涉訊號擬合至一數學模型，決定該輸入光束之波長或頻率之一估計值。
  130. 如申請專利範圍第129項之裝置，其中擬合該每一對該等干涉腔之干涉訊號包括：對該干涉訊號作迴歸分析，擬合至該數學模型，以決定該輸入光束之波長或頻率之該估計值。
  131. 如申請專利範圍第130項之裝置，其中該數學模型包括一解析函數。
  132. 如申請專利範圍第131項之裝置，其中決定該輸入光束之波長或頻率之該估計值包括使用高斯-牛頓最佳化法。
  133. 如申請專利範圍第118項之裝置，對於每一對該等干涉腔，處理器根據該干涉腔組之已知特徵，將該干涉腔組之干涉訊號擬合至一數學模型，決定該輸入光束之波長或頻率之一估計值； 其中該數學模型包括一解析函數； 其中決定該輸入光束之波長或頻率之該第一估計值包括：使用高斯-牛頓最佳化法與根據該解析函數，決定該干涉訊號之對頻率偏微分後的雅可比矩陣。
  134. 如申請專利範圍第118項之裝置，其中至少一干涉腔是由下述至少一者所構成：(i) 一拋光平反射面與一拋光凹反射面，或(ii) 二拋光平反射面。
  135. 如申請專利範圍第118項之裝置，其中至少一干涉腔包括具有兩個低反射率介質表面之一光纖式點繞射干涉腔，以形成一干涉儀。
  136. 如申請專利範圍第118項之裝置，其中該波長計更包括： 一偵測器模組，用以量測自該等干涉腔組反射回來的光強度；以及 一擷取模組，用以對該偵測器模組所量測的光強度作取樣，其中光強度的取樣由該處理器分析，以決定該輸入光束之波長或頻率的該等估計值。
  137. 如申請專利範圍第118項之裝置，其中該波長計更包括至少一個分光器或環行器，以接收來自該等多個通道的光、引導光之至少一部分進入該等干涉腔、接收自該等干涉腔反射回來的光，以及將自該等干涉腔反射回來的光重新引導至一偵測器模組。
  138. 如申請專利範圍第118項之裝置，其中該波長計更包括：一強度監測器，用以補償該輸入光束的強度變動。
  139. 如申請專利範圍第17項之方法，包括： 使用一掃頻式波長可調雷射，產生該輸入光束； 以每秒至少P1次掃描及每次掃描至少P2個掃描點之頻率，從該輸入光束的一第一波長掃描至一第二波長，其中 P1 ⋅ P2至少為1000,000； 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時對光強度作取樣，其中每秒至少取樣1000,000個掃描點；以及 當上述掃頻式波長可調雷射執行掃描時，同時決定波長或頻率之該改進估計值，其中每秒至少決定1000,000個該改進估計值。
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