[發明專利]大口徑光柵衍射效率光譜及其均勻性的測量裝置和方法

在審

• 申請號: 201811061995.7
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109186945A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 夏志林;朱宇;邵建達;劉世杰;王圣浩
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;孫方旭

本發明設計了一種大口徑光柵衍射效率光譜及其均勻性的測量裝置和方法，該裝置中包括激光光源、光闌、偏振片、分束器、參考光探測器、二維掃描機構、聚焦透鏡、積分球和測試光探測器，沿激光傳播方向依次設置光闌、偏振片和分束器，分束器將入射光束分為參考光束和測試光束，參考光束照射在參考光探測器上，測試光束照射在待測光柵上，經過該衍射光柵衍射后，入射到聚焦透鏡，經聚焦透鏡聚焦后射入積分球，漫反射光被測試光探測器接收。本發明裝置及方法可以對大口徑光柵的衍射效率光譜及其均勻性進行準確的測量，同時可以在較短的時間內完成測量，并且本發明構建的測量系統具有結構緊湊，造價成本低的優點。

技術領域

本發明屬于光柵衍射效率光譜測量技術領域，尤其涉及一種大口徑光柵衍射效率光譜及其均勻性的測量裝置和方法。

背景技術

大口徑光柵(對角線尺寸達到米級)在基于慣性約束核聚變的高功率啁啾脈沖放大系統、大口徑天文望遠鏡、精密位移測量、納米壓印光刻以及其他諸多科學技術領域中起著至關重要的作用，而大口徑范圍內的衍射效率光譜及其均勻性是大口徑光柵最重要的性能指標之一，大口徑內衍射效率光譜的準確測量對于評價大口徑光柵的性能、改進其加工工藝有著重要的意義。對于目前國際上普遍采用的大口徑光柵衍射效率測量裝置，基于該測量系統，大口徑光柵衍射效率測量的方法可以比較準確的完成大口徑光柵衍射效率的測量，但其只能測量單個波長位置處(如1053nm)大口徑光柵的衍射效率及其均勻性，這是由于入射波長變化時衍射光的傳播方向會發生變化的原因。

為了測量大口徑光柵在特定波段范圍(如900-1100nm)的衍射效率光譜及其均勻性，一種比較直觀的方法是根據目前國際上常見的小口徑光柵衍射效率光譜的測量裝置和測量方法，構建大口徑光柵衍射效率光譜及其均勻性的改進測量裝置。

這種裝置能夠在單色器的工作波長改變時，通過旋轉轉盤，把測試光探測器旋轉到不同波長激光的衍射方向處。但是其主要的缺點時在測量過程中，單色器內部的機械結構和固定測試光探測器的機械轉盤需要斷斷續續的完成不連續的間歇運動，因而測試速度相當緩慢，如測量大口徑光柵單個物理位置處在900-1100nm波段范圍的衍射效率光譜，通常需要5-8分鐘的時間，那么如果要測量尺寸為1000×500mm的大口徑光柵，按照采樣距離為10mm來計算，一共5000個采樣點，測量總共需要20天左右的時間；另外一個缺點是測量系統非常龐大，造價非常昂貴。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種大口徑光柵衍射效率光譜及其均勻性的測量裝置和方法，能快速測量大口徑光柵的衍射效率光譜及其均勻性，并且結構緊湊，造價成本低。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：首先提供一種大口徑光柵衍射效率光譜及其均勻性的測量裝置，包括激光光源、光闌、偏振片、分束器、參考光探測器、聚焦透鏡、積分球和測試光探測器，沿激光傳播方向依次設置光闌、偏振片和分束器，分束器將入射光束分為參考光束和測試光束，參考光束照射在參考光探測器上，測試光束照射在待測光柵上，經過該衍射光柵衍射后，入射到聚焦透鏡，經聚焦透鏡聚焦后射入積分球，漫反射光被測試光探測器接收。光闌用于過濾雜散光和調節入射激光束的孔徑，偏振片用于產生測量所需要偏振態的線偏振光，參考光探測器用于測量參考光束的光強，聚焦透鏡和積分球用于收集待測光柵的衍射光束，測試光探測器用來測量衍射光束的強度。

按上述技術方案，還包括快電子學組件，用于遠程控制濾波器、參考光探測器和測試光探測器，實現數據采集和數據處理。

按上述技術方案，還包括二維掃描機構，二維掃描機構由載物臺、豎直方向的光學精密位移臺、水平方向的光學精密位移臺組成，二維掃描機構用于移動待測大口徑光柵樣品依次測得大口徑光柵各個位置的衍射效率光譜，豎直方向的光學精密位移臺和水平方向的光學精密位移臺分別經步進電機控制器與計算機相連。