大口徑光學元件光學特性的快速檢測裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種大口徑光學元件光學特性的快速檢測裝置，包括泵浦光源，泵浦光能量回收反射鏡，泵浦光束吸收裝置，探測光源，順次設置于探測光源輸出端后的探測光束整形裝置和偏振分光鏡、設置于偏振分光鏡透射輸出端后四分之一波片，順次設置于偏振分光鏡反射輸出端后空間濾波器陣列、濾光片和光電探測器陣列。本實用新型專利技術利用泵浦光能量回收反射鏡對被測樣品反射出來的激光能量進行回收重復利用從而大幅度提高大口徑光學元件光學特性檢測速度，可以用于光熱無損檢測、光熱精密測量、光學吸收光譜、光熱成像與缺陷分析等多個領域，特別適用于對大口徑激光反射鏡微弱吸收特性的快速檢測與成像。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及光熱檢測領域，具體是ー種利用能量回收鏡對被測樣品反射出來的激光能量進行回收重復利用從而大幅度提高大ロ徑光學元件光學特性檢測速度的裝置。
技術介紹
大口徑光學元件是各類大型激光系統中不可缺少的關鍵元件。其光學特性是否能夠滿足設計要求常常是相關大型激光系統能否成功運行的關鍵。大口徑光學元件，特別是用于強激光系統的大口徑光學元件，通常對其光學吸收特性要求較高，一方面要求平均吸收較小，另ー方面希望吸收特性比較均勻，盡量減少局部較大吸收缺陷的存在，以免產生局部激光破壞或者局部激光光束質量的下降。然而大口徑光學元件吸收特性的精密測量目前并沒有特別有效的方法，特別是當大口徑光學元件吸收比較微弱，而同時又需要獲得該吸 收的空間分布特性的時候。對于光學元件，特別是用于強激光系統的微弱吸收光學元件，其吸收特性的常用測量方法包括激光量熱法以及其他各類光熱測量方法，如基于光熱表面變形的光熱偏轉法、表面熱透鏡法；基于光熱折射率的光熱偏轉法、熱透鏡法等。這些方法都具有靈敏度很高(吸收率測量靈敏度可達10_7-10_8量級)、空間分辨率較高(可以比較容易的達到微米甚至亞微米量級橫向空間分辨率)、非接觸式測量等特點。以表面熱透鏡技術為例，其基本原理是材料在泵浦光作用下表面因吸收光能量引起局部溫度升高，從而產生熱形變。熱形變的空間分布及其隨時間的變化與泵浦光參數和材料特性緊密相關。這種表面形變會引起反射光波前特性的變化，產生類似于透鏡的會聚或發散效應，因而稱之為表面熱透鏡效應。利用表面熱透鏡效應進行材料特性檢測和分析的最常見方法是一束經過調制的泵浦光在被測樣品表面誘導產生熱形變，同時利用另一束探測光來探測表面熱形變。在經過樣品后的探測光路中的適當位置加入ー個空間濾波器，通過測量經過空間濾波器進入光探測器的探測光能量變化來獲得表面熱形變的信息，從而獲得相應的材料的吸收等特性。這種測量方法中為獲得較好的響應，一般需要利用鎖相技木。而對樣品特性的ニ維檢測則需要通過對樣品進行逐點掃描來獲得。然而這種ニ維掃描方法應用于大口徑光學元件時將會受到很大限制。主要原因是檢測及成像速度太慢。一方面由于信號較弱，對姆ー個樣品點都要進行一定時間的鎖相積分；另一方面，樣品每次移動都需要花費一定的移動和等待時間，以使整個系統從機械震動到局部溫度都能達到新的平衡。把這種技術直接用于大口徑光學元件測量，實際應用中基本是不可行的假設用這種方法測量一件(I米X I米)的激光反射鏡微弱吸收及其空間分布，即使空間分辨率只要求500微米(即每500微米X 500微米取樣一點)，那么把整個樣品掃描完將需要556小時(假設每一點移動準備及積分測量時間累計只需500毫秒)，這在實際應用中是很不現實的。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是提供ー種大口徑光學元件光學特性的快速檢測裝置，利用能量回收鏡對被測樣品反射出來的激光能量進行回收重復利用，解決利用光熱效應進行大口徑光學元件吸收測量過程中因為耗時過長而不能滿足實際使用要求的問題。本技術的技術方案為大口徑光學元件光學特性的快速檢測裝置，包括泵浦光源、探測光源、光電探測器、設置于光電探測器前端的濾光片和空間濾波器，其特征在干所述的大口徑光學元件光學特性的快速檢測裝置還包括有泵浦光能量回收反射鏡，泵浦光束吸收裝置，順次設置于探測光源輸出端后的探測光束整形裝置和偏振分光鏡，設置于偏振分光鏡透射輸出端后四 分之一波片；所述的空間濾波器陣列、濾光片和光電探測器陣列均設置于偏振分光鏡反射輸出端后。所述的探測光束整形裝置選用探測光衍射分光裝置或探測光光斑形狀變換裝置。所述的探測光源和探測光束整形裝置之間設置有探測光光束整形及處理系統；所述的泵浦光源的后端設置有泵浦光光束整形及處理系統。所述的四分之一波片的輸出端后和偏振分光鏡反射輸出端后均設置有探測光聚焦調整透鏡。本技術的原理泵浦光束在經過光束整形及處理后入射到被測樣品表面上的測量點1，該點泵浦光光功率為P1 ;被測樣品為大口徑高反射率反射鏡，其反射率為も。在被測樣品鄰近區域放有一片與被測樣品表面平行的泵浦光能量回收反射鏡，其反射率為R2。泵浦光束經過測量點I后由被測樣品反射，再經泵浦光能量回收反射鏡反射后入射到被測樣品表面上的測量點2，該點泵浦光光功率為P2。光功率為P2與光功率P1滿足如下關系P2= (R1R2) P1⑴如此類推，測量點N的泵浦光光功率為PN，Pn與光功率P1滿足如下關系Pn=(R1R2)ル1) Pi (2)假設泵浦光能量回收反射鏡反射率為R2=99. 98%,下表I列出了在四種不同樣品反射率R1的情況下在樣品不同測量點(測量點I到測量點100)的泵浦光光功率相對于其第一個測量點泵浦光光功率之間的關系PnAV由表中可以看出，當も=99. 95%時，在經過100次回收利用后，即在測量點N=IOO處，其泵浦光光功率還有在測量點I處功率的93%，完全能夠繼續滿足光熱測量要求；當Ri=99. 5%時，在經過100次回收利用后，即在測量點N=IOO處，其泵浦光光功率還有在測量點I處功率的60%，也完全能夠繼續滿足光熱測量要求；當札=99%時，在經過100次回收利用后，即在測量點N=IOO處，其泵浦光光功率還有在測量點I處功率的36%，依然能夠基本滿足光熱測量要求。也就是說對多數大口徑高反射率光學元件，這種基于泵浦光能量回收原理的系統可以重復利用泵浦光能量100次以上。當も=98%時，在經過100次回收利用后，即在測量點N=IOO處，其泵浦光光功率只有在測量點I處功率的13%，已經偏低。但是在N=50處，其泵浦光光功率還有在測量點I處功率的37%，依然能夠基本滿足光熱測量的要求。也就是說即使對も=98%這樣的較低反射率大口徑光學反射鏡，這種基于泵浦光能量回收原理的系統也可以重復利用泵浦光能量50次以上。測量點數 NIl IlO [20 [30 [40 150 160 170 丨80 ]90 IlOOPN/P1 (Rl=O. 9995) I. 00 O. 99 O. 99 O. 98 O. 97 O. 97 O. 96 O. 95 O. 95 O. 94 0.93 PN/P1 (Rl=O. 9950) I. 00 O. 95 O. 91 O. 86 O. 82 O. 77 O. 74 O. 70 O. 66 O. 63 O. 60 PN/P1 (Rl=O. 9900) I. 00 O. 91 O. 82 O. 74 O. 67 O. 61 O. 55 O. 49 O. 44 O. 40 O. 36 :PN/P1 (Rl=O. 9800) ]l. 00 Jo. 83 [O. 68 [O. 55 ( . 45 10. 37 10. 30 10. 24]θ. 20 ]θ. 16 ]θ. 13表I.在四種不同樣品反射率R1情況下的泵浦光光功率相對于其第一個測量點泵浦光光功率之間的關系ΡΝ/Ρ1。泵浦光(包括經過能量回收反射鏡回收的部分)照射到樣品表面上不同的位置(測 量點I到測量點N)，在每一點都會引起相應的表面熱形變，這種熱形變可以通過表面熱透鏡技術進行檢測。利用表面熱透鏡技術進行檢測時，探測光可以用具有N束光束的探測光束組，每一束探測光束對應ー個測量本文檔來自技高網...

【技術保護點】
大口徑光學元件光學特性的快速檢測裝置，包括泵浦光源、探測光源、光電探測器、設置于光電探測器前端的濾光片和空間濾波器，其特征在于：所述的大口徑光學元件光學特性的快速檢測裝置還包括有泵浦光能量回收反射鏡，泵浦光束吸收裝置，順次設置于探測光源輸出端后的探測光束整形裝置和偏振分光鏡，設置于偏振分光鏡透射輸出端后四分之一波片；所述的空間濾波器陣列、濾光片和光電探測器陣列均設置于偏振分光鏡反射輸出端后。

【技術特征摘要】
1.大口徑光學元件光學特性的快速檢測裝置，包括泵浦光源、探測光源、光電探測器、設置于光電探測器前端的濾光片和空間濾波器，其特征在于所述的大口徑光學元件光學特性的快速檢測裝置還包括有泵浦光能量回收反射鏡，泵浦光束吸收裝置，順次設置于探測光源輸出端后的探測光束整形裝置和偏振分光鏡，設置于偏振分光鏡透射輸出端后四分之一波片；所述的空間濾波器陣列、濾光片和光電探測器陣列均設置于偏振分光鏡反射輸出端后。2.根據權利要求I所述的大口徑光學元件光學特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳周令，陳堅，吳令奇，
申請(專利權)人：合肥知常光電科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：