[發明專利]一種用于測量高反射率的裝置

有效

• 申請號: 200810055653.4
• 申請日: 2008-01-04
• 公開（公告）號: CN101261181A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 李斌成;龔元;韓艷玲
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01N21/55
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司
• 代理人: 賈玉忠;盧紀

技術領域

本發明涉及一種用于測量光學元件參數的裝置，特別涉及一種用于測量高反射率的裝置。

背景技術

高反射率光學元件在激光系統中的廣泛使用迫切要求精確測量高反射率，而傳統方法(如分光光度法)無法滿足高反射率的測量精度要求。中國專利申請號98114152.8，公開號CN1242516A，公開日期2000年1月26日的發明專利公開了“一種反射鏡高反射率的測量方法”，采用脈沖激光系統作光源，入射到兩塊高反鏡組成的光學諧振腔，光電探測器在出射腔鏡后接收光腔指數衰減信號，分別確定直腔衰蕩時間τ₁和折疊腔衰蕩時間τ₂，計算得到待測鏡的反射率R。該方法的缺點是：由于脈沖激光光束質量差、衰蕩腔內存在模式競爭等因素，測量精度受到限制；而且，由于所使用的脈沖激光系統造價高，不利于推廣使用。中國專利申請號200610011254.9，公開號CN1804572A，公開日期2006年7月19日的發明專利提供了“一種高反鏡反射率的測量方法”；2006年9月出版的《中國激光》，龔元，李斌成，第33卷第9期1247-1250頁，公開了一種“連續激光光腔衰蕩法精確測量高反射率”的方法，它們都提出了一種以連續半導體激光器作光源的高反射率測量方法，用方波調制連續激光，采用鎖相方式探測輸出信號的振幅衰減和相位延遲，從而得到光腔衰蕩時間和高反鏡反射率。該方法裝置簡單、成本低，但激光功率耦合進衰蕩腔的效率較低，當腔鏡反射率提高到一定程度后，光腔輸出信號振幅較小，信噪比下降，使得裝置調節比較困難，而且限制了可測最高反射率和測量精度。中國專利申請號200610165082.0，公開號CN1963435A，公開日期2007年5月16日的發明專利“高反鏡反射率的測量方法”使連續激光沿衰蕩腔光軸入射，當光腔衰蕩信號幅值大于設定的閾值時觸發關閉激光束，探測指數衰減信號并擬合得到腔鏡和測試鏡的反射率。該方法裝置簡單，精度高，但對整個系統的準直要求很高，且必須對腔鏡進行精密調節。

上述現有技術所涉及到的測量高反射率的裝置的初始衰蕩腔都采用直腔構型，插入待測平面鏡后形成的折疊腔作為測試衰蕩腔；光電探測器接收從出射腔鏡輸出的激光束用于測量衰蕩時間和反射率；實際應用中，為了減小腔長測量引入的高反射率測量誤差，一般采用較長的衰蕩腔，此時直腔作為初始腔將不便于系統集成；在已有的基于光腔衰蕩技術的高反射率測量儀器中，光腔衰蕩信號通過將出射腔鏡輸出的光信號經會聚透鏡聚焦到一光電探測器上進行探測，一般將出射腔鏡、會聚透鏡和光電探測器安裝在同一底座上，便于在直腔和折疊腔之間切換時同時移動三者；這樣一個整體的重量較大，三者集成在一起不僅提高了系統成本，而且不利于直腔/折疊腔切換時光路的精確對準調節；同時，探測器的電源線、信號線在移動時也會造成不便。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對現有技術中直腔/折疊腔切換時給系統帶來的不足，提供一種初始衰蕩腔為折疊腔的測量高反射率的裝置，該裝置穩定性好、方便調節和測量。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于測量高反射率的裝置，其中：光電探測器7將光信號轉換成的電信號，由數據采集卡8記錄并輸入計算機9處理及存儲，計算機9控制數據采集卡8的采樣率、采集數據點長度以及采集電壓最大幅值；其特征在于：入射腔鏡3和出射腔鏡5與平面高反鏡4共同構成穩定的光學諧振腔作為初始衰蕩腔，入射腔鏡3和平面高反鏡4位于同一直線上，構成初始衰蕩腔的入射臂，出射腔鏡5和平面高反鏡4位于另一條直線上，構成初始衰蕩腔的出射臂，總腔長為L，入射臂和出射臂之間的夾角為θ；測試時，由光源1發出的光束經匹配透鏡2進入上述衰蕩光腔，會聚透鏡6和光電探測器7置于平面高反鏡4后搜集和探測出射的光束；由光腔衰蕩技術探測并通過計算機9擬合得到初始腔衰蕩時間τ₁；然后在出射臂插入待測平面鏡14，調節出射腔鏡5，形成穩定的測試腔，再由光腔衰蕩技術探測并通過計算機9擬合得到測試腔衰蕩時間τ₂；通過待測平面高反鏡的反射率公式計算，便可得到待測平面高反鏡的反射率。

所述光源1可采用光強可調制的連續半導體激光器，此時函數發生卡10與計算機9相連，計算機9控制函數發生卡10的調制頻率、調制振幅以及偏置電壓，函數發生卡10輸出的方波函數用于調制光源1所采用的半導體激光器的激勵電壓；光源1也采用脈沖激光器，此時不需要函數發生卡10調制光源1，光源1直接輸出激光脈沖。