一種基于脈沖激光光源的反射率/透過率綜合測量方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于脈沖激光光源的反射率/透過率綜合測量方法，步驟為：一束脈沖激光光束被分束為參考光束和探測光束，參考光束被聚焦到光電探測器直接探測，探測光束注入光學(xué)諧振腔。在測量反射率大于99%的光學(xué)元件時采用脈沖光腔衰蕩技術(shù)，分別測量初始光學(xué)諧振腔輸出信號的衰蕩時間τ0和加入待測光學(xué)元件后測試光學(xué)諧振腔輸出信號的衰蕩時間τ1，計算得到待測光學(xué)元件反射率R。在R值小于99%時采用分光光度技術(shù)測量待測光學(xué)元件的反射率。移走光學(xué)諧振腔的輸出腔鏡，從待測光學(xué)元件反射的探測光被聚焦到光電探測器探測，記錄探測光束和參考光束光強信號比值，通過定標(biāo)獲得待測光學(xué)元件反射率R。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及用于測量反射光學(xué)元件反射率和透射光學(xué)元件透過率的
，特別涉及一種基于脈沖激光光源的測量任意反射率光學(xué)元件和大口徑光學(xué)元件反射率和透過率的方法。
技術(shù)介紹
分光光度法是測量光學(xué)元件透反射最常用的方法。從原理上講，只要測出反射光能流艮和入射光能留E1,反射率即為EyE115在實際測量中，激光光源輸出功率的波動是影響測量結(jié)果的重要因素。對一些反射率達(dá)到99.9%以上的高反射率光學(xué)元件，在光路中不加待測光學(xué)元件和加入待測光學(xué)元件時光強非常接近，這時光源輸出功率的微小波動都將對結(jié)果造成較大的影響，反射率越高對測量精度影響越大，因此基于分光光度法的反射率測量裝置不能滿足高反射率尤其是反射率大于99.9%的高反射率光學(xué)元件高精度測量的要求，這種傳統(tǒng)的測量方法適用于反射率在O?99.9%之間的光學(xué)元件的反射率測量，常規(guī)商品儀器的測量精度一般為0.3%左右。而對應(yīng)反射率大于99.9%的光學(xué)元件反射率測量主要基于光腔衰蕩技術(shù)(李斌成，龔元；光腔衰蕩高反射率測量綜述，《激光與光電子學(xué)進展》，2010，47:021203)。中國專利申請?zhí)?8114152.8的專利技術(shù)專利“一種反鏡高反射率的測量方法”，采用脈沖光腔衰蕩技術(shù)實現(xiàn)高反射率的測量。中國專利申請?zhí)?00610011254.9的專利技術(shù)專利“一種高反鏡反射率的測量方法”、中國專利申請?zhí)?00610165082.0的專利技術(shù)專利“高反鏡反射率的測量方法”、中國專利申請?zhí)?00710098755.X的專利技術(shù)專利“基于半導(dǎo)體自混合效應(yīng)的高反射率測量方法”、中國專利申請?zhí)?00810102778.8的專利技術(shù)專利“基于頻率選擇性光反饋光腔衰蕩技術(shù)的高反射率測量方法”、中國專利申請?zhí)?00810055635.4的專利技術(shù)專利“一種用于測量高反射率的裝置”以及中國專利申請?zhí)?01010608932.6的專利技術(shù)專利“一種反射率綜合測量方法”均使用連續(xù)光腔衰蕩技術(shù)測量高反射率，中國專利申請?zhí)?01010295724.5的專利技術(shù)專利“一種光學(xué)元件的透射損耗測量方法”使用連續(xù)光腔衰蕩技術(shù)測量光學(xué)增透元件的透射損耗。光腔衰蕩技術(shù)解決了高反射率光學(xué)元件測量的問題，其反射率測量范圍為99%?99.9999%甚至更高。當(dāng)待測光學(xué)元件反射率大于99.99%時，測量精度優(yōu)于lppm。上述分光光度裝置不能對反射率高于99.9%的光學(xué)元件反射率實現(xiàn)精確測量，而基于光腔衰蕩技術(shù)的高反射率測量裝置由于其測量精度正比于待測光學(xué)元件的反射率，因此無法精確測量反射率低于98%的光學(xué)元件的反射率。目前，可以基于脈沖激光光源的實現(xiàn)任意反射率精確測量的裝置還未見報道。因此發(fā)展一種可測量任意反射率(O?99.9999%或更高)，并可以滿足大口徑光學(xué)元件反射率二維掃描成像的基于脈沖激光光源的反射率綜合測量裝置十分必要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有反射率測量方法的不足，提出了一種基于脈沖激光光源的可以測量光學(xué)元件任意反射率的綜合測量方法，同時實現(xiàn)了常規(guī)光學(xué)元件和高反射光學(xué)元件反射率的測量，與連續(xù)光源綜合測量方法相比裝置結(jié)構(gòu)更加簡單容易操作，還可以滿足大口徑光學(xué)元件反射率的二維掃描成像測量，并具有測量精度高等優(yōu)點。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:將分光光度技術(shù)和脈沖光腔衰蕩技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)光學(xué)元件反射率測量，其實現(xiàn)步驟如下:步驟(1)、將一束脈沖激光分束成參考光束和探測光束，參考光束經(jīng)可變衰減器調(diào)節(jié)光強后由聚焦透鏡聚焦到第一個光電探測器探測得到參考信號，探測光束注入初始光學(xué)諧振腔，所述初始光學(xué)諧振腔由兩塊相同的平凹高反射鏡構(gòu)成直型腔，腔長為U，探測光束從第一塊平凹高反射鏡注入諧振腔，由第二塊平凹高反射鏡即平凹高反射輸出腔鏡輸出，輸出的光腔衰蕩信號由第二個光電探測器測量；將測得的光腔衰蕩信號按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合得到初始光學(xué)諧振腔衰蕩時間τ ^ ;移走第二塊平凹高反射鏡，同時記錄第二個和第一個光電探測器在相同時刻所測光強信號比值P1=I1Atl, Ici為第一個光電探測器探測得到的參考光束光強信號，I1為第二個光電探測器探測得到的探測光束光強信號；步驟(2)、在初始光學(xué)諧振腔內(nèi)根據(jù)使用角度加入待測光學(xué)元件，并相應(yīng)地移動第二塊平凹高反射鏡即平凹高反射輸出腔鏡和第二個光電探測器位置構(gòu)成測試光學(xué)諧振腔，腔長為L1，所述測試光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)為在初始光學(xué)諧振腔中插入待測光學(xué)元件構(gòu)成“V”型腔，入射激光束經(jīng)過第一塊平凹高反射鏡，入射到待測光學(xué)元件，入射角為待測光學(xué)元件使用角度，從待測光學(xué)元件反射的激光束垂直入射到第二塊平凹高反射鏡，第二塊平凹高反射鏡即為平凹高反射輸出腔鏡；待測光學(xué)元件放置于二維位移平臺上，將測得的光腔衰蕩信號按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合得到測試光學(xué)諧振腔衰蕩時間τ i，經(jīng)計算得到待測光學(xué)元件反射率R=OViC τ T1), c為光速；步驟(3)、若步驟(2)所述測試光學(xué)諧振腔輸出的光腔衰蕩信號的衰蕩時間本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種基于脈沖激光光源的反射率綜合測量方法，其特征在于，其實現(xiàn)反射率測量步驟如下：步驟（1）、將一束脈沖激光分束成參考光束和探測光束，參考光束經(jīng)可變衰減器調(diào)節(jié)光強后由聚焦透鏡聚焦到第一個光電探測器探測得到參考信號，探測光束注入初始光學(xué)諧振腔，所述初始光學(xué)諧振腔由兩塊相同的平凹高反射鏡構(gòu)成直型腔，腔長為L0,探測光束從第一塊平凹高反射鏡注入諧振腔，由第二塊平凹高反射鏡即平凹高反射輸出腔鏡輸出，輸出的光腔衰蕩信號由第二個光電探測器測量；將測得的光腔衰蕩信號按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合得到初始光學(xué)諧振腔衰蕩時間τ0；移走第二塊平凹高反射鏡，同時記錄第二個和第一個光電探測器在相同時刻所測光強信號比值P1=I1/I0，I0為第一個光電探測器探測得到的參考光束光強信號，I1為第二個光電探測器探測得到的探測光束光強信號；步驟（2）、在初始光學(xué)諧振腔內(nèi)根據(jù)使用角度加入待測光學(xué)元件，并相應(yīng)地移動第二塊平凹高反射鏡即平凹高反射輸出腔鏡和第二個光電探測器位置構(gòu)成測試光學(xué)諧振腔，腔長為L1，所述測試光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)為在初始光學(xué)諧振腔中插入待測光學(xué)元件構(gòu)成“V”型腔，入射激光束經(jīng)過第一塊平凹高反射鏡，入射到待測光學(xué)元件，入射角為待測光學(xué)元件使用角度，從待測光學(xué)元件反射的激光束垂直入射到第二塊平凹高反射鏡，第二塊平凹高反射鏡即為平凹高反射輸出腔鏡；待測光學(xué)元件可放置于二維位移平臺上，將測得的光腔衰蕩信號按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合得到測試光學(xué)諧振腔衰蕩時間τ1，經(jīng)計算得到待測光學(xué)元件反射率R=(L0/cτ0?L1/cτ1)，c為光速；步驟（3）、若步驟（2）所述測試光學(xué)諧振腔輸出的光腔衰蕩信號的衰蕩時間（其中τ0為初始光學(xué)諧振腔的衰蕩時間，L0為初始光學(xué)諧振腔腔長，L1為測試光學(xué)諧振腔腔長，c為光速）或者無法獲得光腔衰蕩信號，則移走第二塊平凹高反射鏡即平凹高反射輸出腔鏡同時記錄第二個光電探測器和第一個光電探測器在相同時刻所測光強信號比值P2=I2/I0，I2為第二個光電探測器探測到的探測光束光強信號，計算得到待測光學(xué)元件的反射率R=P2/P1。FDA0000424917500000011.jpg...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于脈沖激光光源的反射率綜合測量方法，其特征在于，其實現(xiàn)反射率測量步驟如下: 步驟(I )、將一束脈沖激光分束成參考光束和探測光束，參考光束經(jīng)可變衰減器調(diào)節(jié)光強后由聚焦透鏡聚焦到第一個光電探測器探測得到參考信號，探測光束注入初始光學(xué)諧振腔，所述初始光學(xué)諧振腔由兩塊相同的平凹高反射鏡構(gòu)成直型腔，腔長為U，探測光束從第一塊平凹高反射鏡注入諧振腔，由第二塊平凹高反射鏡即平凹高反射輸出腔鏡輸出，輸出的光腔衰蕩信號由第二個光電探測器測量；將測得的光腔衰蕩信號按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合得到初始光學(xué)諧振腔衰蕩時間τ ^ ;移走第二塊平凹高反射鏡，同時記錄第二個和第一個光電探測器在相同時刻所測光強信號比值P1=I1Atl, I。為第一個光電探測器探測得到的參考光束光強信號，I1為第二個光電探測器探測得到的探測光束光強信號； 步驟(2)、在初始光學(xué)諧振腔內(nèi)根據(jù)使用角度加入待測光學(xué)元件，并相應(yīng)地移動第二塊平凹高反射鏡即平凹高反射輸出腔鏡和第二個光電探測器位置構(gòu)成測試光學(xué)諧振腔，腔長SL1，所述測試光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)為在初始光學(xué)諧振腔中插入待測光學(xué)元件構(gòu)成“V”型腔，入射激光束經(jīng)過第一塊平凹高反射鏡，入射到待測光學(xué)元件，入射角為待測光學(xué)元件使用角度，從待測光學(xué)元件反射的激光束垂直入射到第二塊平凹高反射鏡，第二塊平凹高反射鏡即為平凹高反射輸出腔鏡；待測光學(xué)元件可放置于二維位移平臺上，將測得的光腔衰蕩信號按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合得到測試光學(xué)諧振腔衰蕩時間τ i，經(jīng)計算得到待測光學(xué)元件反射率R=(Lq/c τ flVc T1), c為光速； 步驟(3)、若步驟(2)所述測試光學(xué)諧振腔輸出的光腔衰蕩信號的衰蕩時間 ——his——(其中％ 為初始光學(xué)諧振腔的衰蕩時間，Ltl為初始光學(xué)諧振腔腔長，L11 L, CT11 In 0.99為測試光學(xué)諧振腔腔長，c為光速)或者無法獲得光腔衰蕩信號，則移走第二塊平凹高反射鏡即平凹高反射輸出腔鏡同時記錄第二個光電探測器和第一個光電探測器在相同時刻所測光強信號比值P2=I2Atl, I2為第二個光電探測器探測到的探測光束光強信號，計算得到待測光學(xué)元件的反射率R=P2Av2.一種基于脈沖激光光源的透過率綜合測量方法，其特征在于:權(quán)利要求1所述的裝置也可以實現(xiàn)光學(xué)元件透過率測量，其實現(xiàn)透過率測量步驟如下: 步驟(1)、將一束脈沖激光分束成參考光束和探測光束，參考光束經(jīng)可變衰減器調(diào)節(jié)光強后由聚焦透鏡聚焦到第一個光電探測器探測得到參考信號，探測光束注入初始光學(xué)諧振腔...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李斌成，祖鴻宇，韓艷玲，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：