[發(fā)明專利]光學(xué)元件高反射率測量系統(tǒng)和測量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810972476.X
• 申請(qǐng)日: 2018-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN109100330B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵建達(dá);劉世杰;王圣浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01N21/55
• 分類號(hào): G01N21/55
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種光學(xué)元件高反射率測量系統(tǒng)和測量方法，系統(tǒng)包括激光光源、光電探測器、示波器、信號(hào)發(fā)生器、第一光纖、光纖隔離器、第二光纖、第三光纖、第一光纖耦合器、第四光纖、樣品臺(tái)、第一姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、第二姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、第五光纖、第二光纖耦合器和第六光纖，與現(xiàn)有普遍采用的基于高反射鏡構(gòu)成的諧振腔高反射率測量技術(shù)相比，本發(fā)明的測量靈敏度提高1000多倍，測量系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)緊湊、布局靈活、抗干擾能力強(qiáng)、測量簡便的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高反射率的測量領(lǐng)域，特別是一種光學(xué)元件高反射率測量系統(tǒng)和測量方法。

背景技術(shù)

具有極高反射率(高于99.9％)的反射鏡在引力波觀測、激光陀螺儀、高功率激光器等領(lǐng)域中有非常廣泛的應(yīng)用，在這些系統(tǒng)中，反射元件的反射率直接決定到了光學(xué)系統(tǒng)的一系列重要參數(shù)，因此高反射率的準(zhǔn)確測量具有重要的意義[參見文獻(xiàn)[1]A.Abramovici,W.E.Althouse,R.W.P.Drever,Y.Gursel,S.Kawamura,F.J.Raab,et al.,Ligo-the Laser-Interferometer-Gravitational-Wave-Observatory,Science,vol.256,pp.325-333,1992.[2]W.W.Chow,J.Geabanacloche,L.M.Pedrotti,V.E.Sanders,W.Schleich,and M.O.Scully,The Ring Laser Gyro,Reviews of Modern Physics,vol.57,pp.61-104,1985.]。

目前國際上普遍采用的測量高反射率的光路結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括光源1、光闌2、前端腔鏡3、后端腔鏡4、光電探測器5、示波器6和信號(hào)發(fā)生器7[參見文獻(xiàn)：[3]Y.Gongand B.C.Li,High-reflectivity measurement with a broadband diode laser basedcavity ring-down technique,Applied Physics B-Lasers and Optics,vol.88,pp.477-482,2007.[4]H.Y.Zu,B.C.Li,Y.L.Han,and L.F.Gao,Combined cavity ring-down and spectrophotometry for measuring reflectance of optical lasercomponents,Optics Express,vol.21,pp.26735-26741,2013.[5]B.C.Li,H.Cui,Y.L.Han,L.F.Gao,C.Guo,C.M.Gao,et al.,Simultaneous determination of opticalloss,residual reflectance and transmittance of highly anti-reflectivecoatings with cavity ring down technique,Optics Express,vol.22,pp.29135-29142,2014.[6]H.Cui,B.C.Li,Y.L.Han,J.Wang,C.M.Gao,and Y.F.Wang,Extinctionmeasurement with open-path cavity ring-down technique of variable cavitylength,Optics Express,vol.24,pp.13343-13350,2016.]。在測量過程中，基于如圖1所示諧振腔，首先利用示波器測量諧振腔輸出電壓的指數(shù)式衰蕩曲線，然后擬合得到衰蕩時(shí)間因子τ₀，其表達(dá)式為：

然后如圖2所示，在光路中加入待測樣品，再次利用示波器測量諧振腔輸出電壓的指數(shù)式衰蕩曲線，然后擬合得到衰蕩時(shí)間因子τ₁，其表達(dá)式為：

根據(jù)公式(1)和(2)，即可計(jì)算出反射元件的反射率為：