[發明專利]測量光學元器件反射率與透射率的裝置和方法

在審

• 申請號: 202011003266.3
• 申請日: 2020-09-22
• 公開（公告）號: CN112229605A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 李大偉;胡晨璐;劉曉鳳;趙元安;連亞飛;邵建達
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01N21/55;G01N21/59
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種測量光學元器件反射率與透射率的裝置和方法，包括鎖相放大器、激光器、斬波器、楔形片、測試光路探測器、空測光路探測器微調平臺、參考光路探測器、參考光路探測器微調平臺、樣品夾具及測試光路探測器微調平臺。本發明方法可通過鎖相放大器得到參考信號值、空測時參考光與測試光的信號差值以及有樣品時參考光與測試光的信號差值，由此計算出光學元器件的反射率與透射率。本發明可有效實現對超高反射率與透射率光學元器件的測量，提高反射率和透射率的測量精度。

技術領域

本發明涉及光學元器件的反射率與透射率測量，是一種高精度測量光學元器件高反射率、高透射率的裝置和方法。

背景技術

現如今，低損耗、高反射率(R99.9％)的光學元器件越來越廣泛地應用在引力波觀測、激光陀螺、高靈敏激光光譜、高功率激光器、定位制導領域、航空航天探測領域以及核領域等的激光光學系統之中，高反射率激光元器件的薄膜參數對這些系統的性能提升和產品質量控制有著舉足輕重的影響。國外有報道的最高反射率已高達99.99984％，國內在某些特殊波長可鍍制的高反鏡反射率可達99.995％以上。隨著高反射膜鍍制技術的發展和高反鏡的廣泛應用，對于高精密光學元器件表面多薄膜參數的準確檢測方法的研究顯得特別重要。高反射光學薄膜性能的不斷提高，使得高反射率準確測量的需求日益迫切。例如激光陀螺等技術的發展對大角度入射光的超高反射率的測量提出了十分苛刻的要求。而傳統的反射比率測量技術和分光光度法對于反射率高于99.9％的高反鏡反射率由于或測量過程過于繁瑣系統過于復雜、或無法給出準確的測量結果而無法得到廣泛地應用。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種新型分光光度法測量光學元器件反射率、透射率的裝置和方法，可有效實現測量高反射率高透射率的測量。本發明通過測量參考信號與空測信號、參考信號與測試信號的信號差值計算反射率、透射率，而非直接測量參考信號值、空測信號值和測試信號值，與傳統測量方法相比，提高了測量精確度，且非常適用于高反射率、高透射率的測量，在測量具有高反射率、高透射率的光學元器件時仍有很高的精確度。

本發明的技術解決方案如下：

一種測量光學元器件反射率與透射率的裝置，其特點在于，包括鎖相放大器、激光器、斬波器、楔形片、測試光路探測器、供該測試光路探測器放置的空測光路探測器微調平臺、參考光路探測器、供該參考光路探測器放置的參考光路探測器微調平臺、供樣品放置的樣品夾具和供所述的測試光路探測器放置的測試光路探測器微調平臺；所述的參考光路探測器的輸出端與所述的鎖相放大器的第一輸入端相連，所述的測試光路探測器的輸出端與所述的鎖相放大器的第二輸入端相連，所述的斬波器的同步信號輸出端與所述的鎖相放大器的參考信號輸入端相連；

所述的激光器的輸出光經所述的斬波器入射到所述的楔形片，經該所述的楔形片前表面反射的反射光作為測試光，由放置在所述的空測光路探測器微調平臺上的測試光路探測器接收，經該楔形片后表面反射的反射光作為參考光，由所述的參考光路探測器接收；

在所述的測試光方向放置樣品，該測試光經所述的樣品反射或透射后的光束，由放置在所述的測試光路探測器微調平臺上的測試光路探測器接收。

一種測量光學元器件反射率與透射率的方法，其特點在于，該方法包括如下步驟：

①沿激光器輸出光方向依次安裝所述的斬波器和楔形片，當激光脈沖照射到該楔形片時，分別在前、后表面產生反射光束，作為測試光和參考光，在測試光方向安裝所述的空測光路探測器微調平臺和測試光路探測器；在參考光方向安裝所述的參考光路探測器微調平臺和參考光路探測器，參考光路探測器的輸出端與所述的鎖相放大器的第一輸入端相連，測試光路探測器的輸出端與所述的鎖相放大器的第二輸入端相連，所述的斬波器的同步信號輸出端與所述的鎖相放大器的參考信號輸入端相連；

②使得鎖相放大器處于差分運算的工作模式，輸出差分信號，即參考信號值V₁和空測信號值V₂之差，即V₁-V₂；