[發(fā)明專利]一種能精確控制入射角的分光鏡測量方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711466441.0
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN107941477A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周少攀;薛彬;賀應(yīng)紅;閆興濤;趙意意;呂娟;劉生潤;陳國慶
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所;中國科學(xué)院大學(xué)
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司61211
• 代理人: 楊引雪

1.一種能精確控制入射角的分光鏡測量方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、搭建光路

1.1)將可調(diào)諧激光器(1)、準(zhǔn)直鏡(2)、小孔光闌、第一平面反射鏡(4)依次設(shè)置；所述小孔光闌的中心孔直徑D＝0.1～1mm；

1.2)在所述第一平面反射鏡(4)的反射光路上設(shè)置五棱鏡(6)；

1.3)在所述五棱鏡(6)的出射光路上設(shè)置第二平面反射鏡(8)；

上述步驟1.1)-1.3)中，每設(shè)置一個光學(xué)元件，應(yīng)調(diào)節(jié)該光學(xué)元件的俯仰，使經(jīng)過該光學(xué)元件的光束位于水平平面內(nèi)，這樣在完成步驟1.3)后，經(jīng)過所有光學(xué)元件的光束都位于同一水平平面內(nèi)；

步驟2、在水平平面內(nèi)進(jìn)行光路調(diào)試

2.1)90°光路自準(zhǔn)；

2.1.1)將可調(diào)諧激光器(1)發(fā)出的激光經(jīng)準(zhǔn)直鏡(2)準(zhǔn)直；

2.1.2)使準(zhǔn)直后光束通過所述小孔光闌的中心孔，得到小口徑光束；

2.1.3)調(diào)節(jié)第一平面反射鏡(4)，使所述小口徑光束通過所述第一平面反射鏡(4)折轉(zhuǎn)，入射至五棱鏡(6)；

2.1.4)調(diào)節(jié)五棱鏡(6)姿態(tài)，使被五棱鏡(6)入射面反射的光束入射至第一平面反射鏡(4)，經(jīng)第一平面反射鏡(4)反射后，進(jìn)入所述小孔光闌的中心孔；

2.1.5)調(diào)節(jié)第二平面反射鏡(8)，使被五棱鏡(6)折轉(zhuǎn)90°后的光束經(jīng)第二平面鏡反射后，再次進(jìn)入五棱鏡(6)，經(jīng)五棱鏡(6)折轉(zhuǎn)90°后入射至第一平面反射鏡(4)，被第一平面反射鏡(4)反射后，進(jìn)入所述小孔光闌的中心孔；

2.2)待測分光鏡(7)45°入射光路自準(zhǔn)；

2.2.1將所述五棱鏡(6)替換為待測分光鏡(7)；

2.2.2調(diào)節(jié)待測分光鏡(7)姿態(tài)，使待測分光鏡(7)反射偏轉(zhuǎn)之后的光被第二平面反射鏡(8)反射回待測分光鏡(7)，再次偏轉(zhuǎn)之后，入射至第一平面反射鏡(4)，經(jīng)第一平面反射鏡(4)反射后進(jìn)入所述小孔光闌的中心孔；

2.3)待測分光鏡(7)45°基準(zhǔn)標(biāo)定；

定義待測分光鏡(7)面對第一平面反射鏡(4)的面為第一入射面，待測分光鏡(7)背離第一平面反射鏡(4)的面為第二入射面；使用自準(zhǔn)直光管(9)垂直入射待測分光鏡(7)的第二入射面，進(jìn)行待測分光鏡(7)45°基準(zhǔn)標(biāo)定；

步驟3、測量

3.1)將所述小孔光闌替換為可調(diào)光闌(12)或者口徑大于待測分光鏡(7)口徑且不攔光的不可調(diào)光闌，將第二平面反射鏡(8)替換為第一激光功率計(10)，在待測分光鏡(7)第一入射面的透射方向放置第二激光功率計(11)；所述第一激光功率計(10)與可調(diào)諧激光器(1)之間的光程與第二激光功率計(11)與可調(diào)諧激光器(1)之間的光程相等；

3.2)調(diào)節(jié)可調(diào)光闌(12)使入射至第一平面反射鏡(4)的光束達(dá)到合適口徑；

3.3)測量；

第一種情形：若待測分光鏡(7)為波長分光鏡；

3.3.1)測量待測分光鏡(7)對不同角度入射光的反射效率η_R(θ)；

3.3.1.1)調(diào)節(jié)待測分光鏡(7)姿態(tài)，利用自準(zhǔn)直光管(9)控制入射角度，利用第一激光功率計(10)測得經(jīng)待測分光鏡(7)反射之后的反射光強(qiáng)度I_R1(θ)；

3.1.1.2)移除待測分光鏡(7)，利用第二激光功率計(11)測得測量光束的入射強(qiáng)度I_R0(θ)；

3.1.1.3)利用下式計算待測分光鏡(7)對不同角度入射光的反射效率η_R(θ)：

ηR(θ)=IR1(θ)IR0(θ);]]>

3.3.2)測量待測分光鏡(7)對不同角度入射光的反射效率η_T(θ)；

3.3.2.1)將待測分光鏡(7)加入光路，利用步驟2.3)中自準(zhǔn)直光管(9)標(biāo)定的45°基準(zhǔn)進(jìn)行自準(zhǔn)，調(diào)節(jié)可調(diào)諧激光器(1)的輸出波長為待測分光鏡(7)設(shè)計的透射光波長；

3.3.2.2)調(diào)節(jié)待測分光鏡(7)姿態(tài)，通過自準(zhǔn)直光管(9)控制入射角度，利用第二激光功率計(11)測得經(jīng)待測分光鏡(7)透射之后的透射光強(qiáng)度I_T1(θ)；

3.3.2.3)移除待測分光鏡(7)，利用第二激光功率計(11)測得測量光束的入射強(qiáng)度I_T0(θ)；

3.3.2.4)利用下式計算待測分光鏡(7)對不同角度入射光的透射效率η_T(θ)：

ηT(θ)=IT1(θ)IT0(θ);]]>

第二種情形：若待測分光鏡(7)為光強(qiáng)分光鏡；

3.1.1)調(diào)節(jié)待測分光鏡(7)姿態(tài)，通過自準(zhǔn)直光管(9)控制入射角度，利用第一激光功率計(10)測得經(jīng)待測分光鏡(7)反射之后的反射光強(qiáng)度I_R1(θ)，利用第二激光功率計(11)測得經(jīng)待測分光鏡(7)透射之后的透射光強(qiáng)度I_T1(θ)；

3.1.2)利用下式計算待測分光鏡(7)對不同角度入射光，其透射光與反射光之比K：