[發明專利]具有光束控制功能的光學測量裝置

在審

• 申請號: 201910801027.3
• 申請日: 2019-08-28
• 公開（公告）號: CN110514595A
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 湯偉;邵俊峰;王挺峰;劉立生;劉志超
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/41
• 代理公司: 22214 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司
• 代理人: 王瑩<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明涉及一種具有光束控制功能的光學測量裝置，屬于光學非線性測量裝置技術領域。解決了現有技術中多波段光學非線性測量裝置成本高，結構復雜，測量誤差大等技術問題，進一步擴大測量譜段范圍。本發明的光學非線性測量裝置，包括激光準直系統、分束鏡、聚焦光學系統、電動位移平臺、光闌片、第一功率計、主控計算機、數據采集儀、第二功率計和第一透鏡。該光學非線性測量裝置能夠對材料的非線性吸收系數和非線性折射系數進行實時測量，測量波長譜段寬，原理簡單，測量精度高，成本低，同時具有對光學元件的膜系損傷閾值的測量功能。

技術領域

本發明屬于光學測量裝置技術領域，具體涉及一種具有光束控制功能的光學測量裝置。

背景技術

非線性光學材料在激光防護及光限幅領域具有重要的應用。對材料非線性特性研究是目前材料學及相關領域的研究熱點，現有技術中，光學非線性測量技術有簡并四波混頻、三波混頻、三次諧波法、非線性干涉法、非線性橢圓偏振法、馬赫-曾德干涉法、4f相位相干成像法、Z掃描法等，其中，Z掃描法(M.Sheik-Bahae,A.A.Said,Tai-Hui Wei,DavidJ.Hagan,E.W.Van Stryland.Sensitive,measurement of optical nonlinearitiesusing a single beam.IEEE J QuantumElect,26,760-769(1990))較為常見，測量時，將測試樣品置于移動平臺上，激光被會聚透鏡聚焦在測試樣品表面，再由分束鏡分成兩束，一束開孔Z掃描，進行非線性吸收測量，一束閉孔Z掃描，進行非線性折射測量，通過直線移動測試樣品可測量材料在不同光強下的非線性特性；該方法原理簡單，易于實現。

現有技術中公開報道的關于光學非線性的測量裝置均采用單一波長的檢測光源，且對光束質量和光源穩定性要求較高，然而在激光防護等領域，需要針對材料開展多波段激光的非線性特性測量，因此，現有的非線性測量裝置不能滿足需求。中國專利一種實時高效的非線性光譜特性測量裝置(授權公告號CN205301164 U)采用一種白光激光器與現有Z掃描相結合的方式，通過一次掃描實現多波長下對材料的非線性吸收系數和非線性折射系數的測量，但該測量裝置利用三個光譜儀來檢測白光激光器包含的多光譜信息，設備成本高，結構復雜，且利用一次掃描完成所有波段對材料非線性參數的測量，測量數據量大，這樣會增大單一波段對材料非線性參數的測量誤差，也與激光防護及光限幅等實際應用場景不符。

發明內容

有鑒于此，本發明為解決現有技術中多波段光學非線性測量裝置成本高，結構復雜，測量誤差大等技術問題，進一步擴大測量譜段范圍，提供一種具有光束控制功能的光學測量裝置。

本發明解決上述技術問題采取的技術方案如下：

本發明的具有光束控制功能的光學測量裝置，包括激光準直系統、分束鏡、聚焦光學系統、電動位移平臺、光闌片、第一功率計、主控計算機、數據采集儀、第二功率計和第一透鏡；

所述激光準直系統包括前鏡組和后鏡組，前鏡組由第二透鏡和第三透鏡組成，后鏡組由第四透鏡和第五透鏡組成，第二透鏡、第三透鏡、第四透鏡和第五透鏡沿光的傳播方向從前至后同軸設置，且第二透鏡和第三透鏡間隔固定，第四透鏡和第五透鏡間隔固定，前鏡組能夠整體相對于后鏡組軸向移動；激光準直系統將入射的激光準直發射至分束鏡；

所述分束鏡將經激光準直系統準直入射的激光分成兩束，一束經第一透鏡會聚到第二功率計上，另一束依次經聚焦光學透鏡、測試樣品、光闌片后入射第一功率計；

所述聚焦光學系統包括變倍組、補償組和調焦組，變倍組由第六透鏡和第七透鏡組成，補償組由第八透鏡、第九透鏡和第十透鏡組成，調焦組由第十一透鏡和第十二透鏡組成，第六透鏡、第七透鏡、第八透鏡、第九透鏡、第十透鏡、第十一透鏡和第十二透鏡沿光的傳播方向從前至后同軸設置，且第六透鏡和第七透鏡間隔固定，第八透鏡、第九透鏡和第十透鏡間隔固定，第十一透鏡和第十二透鏡間隔固定，變倍組、補償組和調焦組分別能夠整體相對于后鏡組軸向移動；