[實用新型]光學諧振器用反射鏡及其光學諧振器和光譜測量儀

有效

• 申請號: 201520982330.5
• 申請日: 2015-12-01
• 公開（公告）號: CN205212168U
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 趙輝;鄧文平
• 申請（專利權）人: 蘇州譜道光電科技有限公司
• 主分類號: H01S3/081
• 分類號: H01S3/081;H01Q19/12;G01J3/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林

技術領域

本申請涉及光譜學，尤其涉及一種光學諧振器用反射鏡及其光學諧振器和光譜測 量儀。

背景技術

目前，空腔回路衰減光譜技術(CRDS，cavityring-downspectroscopy)已成為一 種重要的光譜技術被應用于科學研究、工業生產控制、大氣微量氣體監測。作為光吸收測定 技術，已證實CRDS優于在低吸光度狀態下靈敏度不很理想的傳統方法。CRDS把高精密光學 諧振器中的光子平均壽命作為吸收靈敏度的可觀測量。

一般地，光學諧振器由一對名義上相同的、窄帶的、超高反射性介電反射鏡形成， 經適當配置可以形成一個穩定的光學諧振器。一個激光脈沖通過一個反射鏡射入諧振器以 經歷一個平均壽命時間，該平均壽命決定于光子往返渡越時間(transittime)、諧振器長 度、吸收橫截面和物質的濃度數量、內部諧振器耗損因子(主要產生于當衍射損耗可忽略不 計時，來自取決于頻率的反射鏡的反射率)。因此光吸收的測定由傳統的功率比測量轉化成 了時間衰減測量。CRDS的最終靈敏度由諧振器內部的損耗量值決定，使用諸如精細拋光的 技術生產的超低損耗光學器件可以使這個耗損值減至最小。

從現有資料來看，組成空腔回路衰減光譜吸收光譜儀的諧振器的長度一般都在1米以內，典型的長30厘米至70厘米，其吸收系數表達式為因此，從吸收系數表達式可以看出，使用基于由高反射率鏡片組成的諧振器可以具有很高的測量靈敏度，一般在ppb量級甚至更高。

在諧振器中，反射鏡的反射面鍍設有高反射膜層，進而提高光線的反射率。所述高 反射膜層為金屬反射膜或介質反射膜。若使用金屬反射膜，由于單層的金屬膜硬度較低，極 易被擦傷，因此，常在金屬膜上加鍍保護膜，且金屬反射膜本身就需經多次鍍設而成，得到 的金屬反射膜一般包含多層膜層。類似地，當使用介質反射膜時，介質反射膜一般也需要通 過多次鍍設而成，因此，得到的介質反射膜也包含多層膜層。

在實際使用中，基于反射鏡的諧振器，由于其高反射膜層是鍍在前表面的(即鏡片 鍍外反射膜)的，此時，反射鏡的反射面和接觸樣品的接觸面重合，即同為一個面，所以在實 際使用時該高反射膜層和諧振器中的樣品會直接接觸。

無論是金屬反射膜還是介質反射膜，由于各膜層之間的粘附性、膜層和基底材質 之間的粘附性、以及膜層的致密性有限，當將高反射膜層置于高溫、高濕、高粉塵、腐蝕性等 惡劣環境中時，環境中的氣體、水汽及雜質容易進入到高反射膜層的各個膜層之間以及高 反射膜層與玻璃基底的連接處，使得高反射膜層容易被破壞；另外，在高反射膜層的制備過 程中，一般會引入顆粒異物，所引入的顆粒異物會造成高反射膜層的缺陷，當有膜層缺陷的 反射鏡置于惡劣環境中時，會加劇破壞作用，這不僅使得高反射膜層的反射率降低，損失光 能，而且破壞過程脫落的膜層還可能會阻擋光路，進一步降低光能的收集效率，甚至會使得 玻璃在高反射膜層的應力的作用下變形破裂。

因此，基于反射鏡的諧振器在使用中其膜層容易被樣品以及樣品中的雜質所破 壞，影響光譜測量工作的正常進行。

實用新型內容

現有技術中，諧振器中使用鍍設外反射膜的反射鏡為一種沿用設計，這是由于在 使用單片鍍設外反射膜的反射鏡進行反射光線時光線無須進入玻璃層(基底)而直接被外 反射膜反射，進而具有損耗低、高反射率的優點。考慮到這一優點，本領域技術人員在設計 諧振器時直接沿用上述設計，而未考慮其他設計方案。

鑒于現有技術的不足，本申請提供一種諧振器用反射鏡及其諧振器和光譜測量 儀，以能夠使反射鏡的膜層難以被樣品以及樣品中的雜質所破壞。

為達到上述目的，本申請一種用于樣品測量的諧振器用反射鏡，該反射鏡包括：

第一面，其具有反射區域；所述反射區域上鍍設有反射膜以用于將光線反射；

至少一個第二面，其將所述反射區域與待測樣品隔離，以使所述反射膜不與待測 樣品接觸。

作為一種優選的實施方式，所述第一面與所述第二面沿著光路行進方向前后設 置，被所述反射區域反射的光線經所述第二面入射或出射。

作為一種優選的實施方式，所述光線以布儒斯特角出入射所述第二面。

作為一種優選的實施方式，所述反射鏡包括至少一個面為曲面。

為達到上述目的，本申請還提供一種光學諧振器，其能接收和發出光線，并能將接 收到的光線在其內部傳播，所述光學諧振器包括：