[發明專利]一種大面積寬帶光柵衍射效率測量的方法及裝置

有效

• 申請號: 201711205141.7
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107966276B
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 鄒文龍;李朝明;陳新榮;蔡志堅;吳建宏
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 無錫市匯誠永信專利代理事務所(普通合伙) 32260
• 代理人: 張歡勇

本發明公開了一種大面積寬帶光柵衍射效率的測量方法及裝置，包括半導體激光器、斬波器、檢測光系統、參考光系統和光電探測裝置；該裝置采用了雙光路檢測和斬波器將多個波長的半導體激光光源入射到寬帶光柵表面，檢測光系統采集?1級衍射光，并通過二維掃描大面積寬帶光柵，完成整個待測大面積寬帶光柵表面的衍射效率的測量，抑制激光器功率漂移和環境背景光干擾，同時大大提高了檢測效率。

技術領域

本發明涉及一種光譜學元件的測量方法及裝置，具體涉及到大面積寬帶光柵衍射效率的測量技術。

背景技術

大面積寬帶光柵廣泛應用于強激光系統中，在基于啁啾脈沖放大技術的高功率超短脈沖激光器中起到關鍵作用。大面積寬帶光柵在脈沖壓縮過程中承載著超高激光功率，為了降低光柵單位面積激光功率，必須增大光柵的面積和增加光柵的帶寬，通常要求寬帶光柵整個通光口徑在帶寬范圍內衍射效率均大于90％。

專利號201710271676.8提供了一種寬帶光柵的衍射效率測量方法，采用超連續譜激光器和聲光濾波器組合提供波長連續可調的單色光源，并采用兩步測量，不加待測光柵時先測量環境背景光，加上待測光柵時測量光柵的-1級衍射光。這種方案用于測量大面積寬帶光柵的衍射效率測量時存在測量耗時長的問題，由于測量時間長后為減小光源穩定性帶入的測量誤差，就需要有在長時間內保持穩定輸出的光源，并且長時間內光源穩定狀態對檢測結果帶來怎樣的影響根本無從知曉。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大面積寬帶光柵衍射效率的測試方法及裝置，解決現有技術的大面積寬帶光柵衍射效率時測量耗時長對光源穩定性要求高的問題。

具體的本發明技術方案的關鍵步驟依次如下：

一種大面積寬帶光柵衍射效率的測量方法，包括如下步驟：

1)搭建多波長測試光源的步驟：在待測大面積寬帶光柵的帶寬范圍內，將若干個不同波長的半導體激光光源安裝在可旋轉光源支架上；可旋轉光源支架由傳動機構與驅動電機相連接；

2)搭建檢測光路的步驟：在光路上依次設置斬波器、分光鏡，其中斬波器的透光面積和擋光面積相等，入射光經過分光鏡后透射光作為信號光以入射角θ_c入射到待測大面積寬帶光柵表面上，-1級衍射光角度為θ_i進入第一積分球的入窗口，第一積分球的出窗口放置第一光電探測器，入射光經過分光鏡后反射光作為參考光，直接進入第二積分球的入窗口，第二積分球的出窗口處放置第二光電探測器，其中待測大面積寬帶光柵放置在二維掃描平移臺上；

3)二維掃描測量步驟：調整可旋轉光源支架，將若干不同波長的半導體激光光源中的一個光源入射至斬波器，設置斬波器的通光頻率為f，第一光電探測器和第二電探測器的采樣頻率都為2f；斬波器透光時，第一光電探測器測和第二光電探測器同時進行測量，第一光電探測器測試結果記為V_is+V_ib，第二光電探測器測試結果記為V_ic+V_ibc，斬波器擋光時，第一光電探測器測和第二光電探測器仍同時進行測量，此時第一光電探測器測試結果為信號光的背景光記為V_ib，第二光電探測器測試結果為參考光的背景光記為V_ibc，通過控制二維掃描平移臺在大面積寬帶光柵表面上逐點掃描，直到待測大面積寬帶光柵口徑內所有采樣點都被掃描記錄；

所述分光鏡的反射率記為R，V_is為剔除信號背景光之后的信光強，V_ic為剔除參考光背景光之后的參考光光強，

V_is＝(V_is+V_ib)-V_ib；V_ic＝(V_ic+V_ibc)-V_ibc；

則待測大面積寬帶光柵表面上任一點的衍射效率為：