[發明專利]一種光柵衍射效率測試系統及方法

在審

• 申請號: 201711430637.4
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108332945A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 武春風;李強;姜永亮;趙朋飛;呂亮;劉厚康;丁舒林;宋祥;唐仕旺;戴玉芬
• 申請（專利權）人: 湖北航天技術研究院總體設計所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 武漢智匯為專利代理事務所(普通合伙) 42235
• 代理人: 樊黎

本發明公開了一種光柵衍射效率測試系統，包括飛包括順次沿光路在光軸上放置的波長可調諧激光器、偏振控制元件、分光設備和可旋轉的衍射元件，還包括兩臺光能量探測器，其中一臺與分光設備配合使得從分光設備分出的參考光束直接進入第一光能量探測器，另一臺與衍射元件配合使得從分光設備分出的測試光束入射到衍射元件經衍射后進入第二光能量探測器。本發明的激光波長精度高、線寬窄、偏振方向可調，可以獲得光柵高精度衍射效率的光譜、角度、偏振特性；構型原理簡單，操作方便，環境適應性強。滿足高功率激光及光譜分析領域的應用需求，適用于光譜合成以及光譜分析領域。

技術領域

本發明涉及光柵衍射效率測試的光學測量領域，具體涉及一種光柵衍射效率測試系統及方法。

背景技術

光譜合成技術利用光柵(衍射元件)等合成器件，將多路窄線寬半導體、光纖或固體激光合成為單路高功率、高亮度激光輸出。光譜合成技術是保證光束質量的同時實現功率能量提升的有效手段，光柵(衍射元件)是光譜合成的關鍵元器件，其對不同波長的衍射效率決定了最終的合成效果，隨著合成路數的增加，對精確波長的衍射效率測試精度提出更高的要求。另一方面，在科研光譜分析領域，通過光柵對不同波長的精確控制，實現光譜分析，是光譜分析儀器設備的關鍵器件，其衍射效率精確度是儀器設備的關鍵指標。

目前衍射效率高精度測試方法不能對入射精細波長、入射偏振進行精確控制，也不能對衍射效率(衍射光能量比入射光能量，跟波長有關)精確測試，不能滿足高功率激光及光譜分析領域的應用需求。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種光柵衍射效率測試系統，包括順次沿光路在光軸上放置的波長可調諧激光器、偏振控制元件、分光設備和可旋轉的衍射元件，還包括兩臺光能量探測器，其中一臺與所述分光設備配合使得從分光設備分出的參考光束直接進入第一光能量探測器，另一臺與所述衍射元件配合使得從分光設備分出的測試光束入射到衍射元件經衍射后進入第二光能量探測器。

具體地，所述的波長可調諧激光器，工作體質為半導體、光纖、固體中的一類。

具體地，所述的波長可調諧激光器所輸出的激光工作波長可以是但不限于1000nm-1100μm，具體根據光柵測試需求確定，為偏振光束；激光波長精度小于1nm，3dB線寬小于1nm。

優選地，所述的偏振控制元件為半波片。

具體地，所述的分光設備是一定分束比的鏡片，或者楔鏡、取樣光柵中的一種。

具體地，所述的衍射元件是平面閃耀光柵、體光柵中的一種。

本發明還提供了上述的測試系統的測試方法，包括如下步驟：

步驟一、順次沿光路在光軸上放置波長可調諧激光器、偏振控制元件、分光設備和可旋轉的衍射元件，還放置兩臺光能量探測器，其中一臺與所述分光設備配合使得從分光設備分出的參考光束直接進入第一光能量探測器，另一臺與所述衍射元件配合使得從分光設備分出的測試光束入射到衍射元件經衍射后進入第二光能量探測器。

步驟二、開啟波長可調諧激光器，生成波長連續可調的窄線寬、偏振激光光束，經過偏振控制元件后，通過旋轉偏振控制元件控制激光的偏振態，然后由分光設備分成固定能量比的兩束激光，反射光和透射光，反射光作為參考光束直接進入光能量探測器測試出反射能量；

步驟三、步驟二中的透射光作為測試光束入射在可旋轉的衍射元件上，通過旋轉衍射元件實現在任意入射角度條件下對衍射元件的入射，經衍射后進入光能量探測器，測試衍射光的能量，從而計算出光柵的衍射效率。

具體地，所述步驟三中計算光柵的衍射效率方法如下：