[發(fā)明專利]一種大面積體布拉格光柵的反射率測試裝置與方法

有效

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• 申請日: 2021-12-14
• 公開（公告）號: CN113916512B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 白建東;鄭永秋;趙馨瑜;高曉宇;李宗灝;薛晨陽
• 申請（專利權(quán)）人: 中北大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 趙江艷

本發(fā)明屬于光柵微納技術(shù)領域，公開了一種大面積體布拉格光柵的反射率測試裝置與方法，裝置包括寬帶激光器，半波片，偏振分光棱鏡，四分之一波片，擴束透鏡組和體光柵固定夾具和光功率計；體光柵固定夾具用于設置待測體光柵；寬帶激光器發(fā)出的光經(jīng)半波片、偏振分光棱鏡后一部分光入射至四分之一波片，經(jīng)四分之一波片變成圓偏振光后、經(jīng)擴束透鏡組入射至待測體光柵；待測體光柵反射的光經(jīng)擴束透鏡組、四分之一波片、偏振分光棱鏡后被光功率計接收。本發(fā)明利用偏振分光棱鏡和相位波片進行大面積體布拉格光柵的反射率測試，結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，對于應用于高溫高壓等惡劣環(huán)境的基于法布里?珀羅腔的光柵傳感器的優(yōu)化設計具有重要意義。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于光柵微納技術(shù)領域，具體涉及一種大面積體布拉格光柵的反射率測試裝置與方法，用于對飛秒激光直寫大面積體布拉格光柵進行反射率測試。

背景技術(shù)

布拉格光柵傳感器相比于傳統(tǒng)的應變傳感器有很多特有的優(yōu)勢，如測量精度高、耐腐蝕性強、能量損耗低、尺寸小和安全性高等。隨著基于光纖布拉格光柵的研究不斷深入，傳統(tǒng)的電傳感器已被逐漸取代。體布拉格光柵是相較于光纖布拉格光柵提出的新技術(shù)，作為一種新型的光柵，具有良好的物理特性，廣泛應用于內(nèi)腔式激光器模式選擇的反射型布拉格光柵。此外，針對航空航天火箭發(fā)動機燃燒室內(nèi)高溫高壓等惡劣環(huán)境下鍍膜式法布里-珀羅腔傳感器在高溫環(huán)境下熱應力失配導致器件開裂、失效以及反射膜脫落等問題，在耐高溫法布里-珀羅腔內(nèi)制備大面積體光柵代替高反射率介質(zhì)膜，構(gòu)成同質(zhì)材料的一體化結(jié)構(gòu)，成為解決基于法布里-珀羅腔傳感結(jié)構(gòu)耐高溫的一種有效方案。而體布拉格光柵反射率的精確測試對于基于光柵的內(nèi)腔式激光器設計和耐高溫法布里-珀羅腔傳感結(jié)構(gòu)的測試帶寬與靈敏度優(yōu)化設計具有重要的意義。

傳統(tǒng)的光柵反射率測試方法大多基于光纖布拉格光柵，雖然利用光纖環(huán)形器直接連接刻有光柵的光纖的測試方法比較簡單，但是很難直接用于測試大面積的體布拉格光柵。原因是：由于經(jīng)過大面積體布拉格光柵的反射光場耦合到光纖時僅對單模光場耦合效率高，對于多模光場耦合效率極低，而且對光柵端面的平整度要求非常高，這些因素極大地限制了傳統(tǒng)測試方法在大面積體光柵測試方面的應用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有光纖布拉格光柵反射率測試方案難以檢測大面積體布拉格光柵的反射率的問題，提出了一種大面積體布拉格光柵的反射率測試裝置與方法，其基于偏振分光原理對大面積體布拉格光柵進行反射率測試，測量方法簡單，精度高。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種大面積體布拉格光柵的反射率測試裝置，包括寬帶激光器，半波片，偏振分光棱鏡，四分之一波片，擴束透鏡組和體光柵固定夾具和光功率計；所述體光柵固定夾具用于設置待測體光柵；

所述寬帶激光器發(fā)出的光經(jīng)半波片、偏振分光棱鏡后一部分光入射至所述四分之一波片，經(jīng)所述四分之一波片變成圓偏振光后、經(jīng)擴束透鏡組入射至所述待測體光柵；所述待測體光柵反射的光經(jīng)擴束透鏡組、四分之一波片、偏振分光棱鏡后被所述光功率計接收。

所述的一種大面積體布拉格光柵的反射率測試裝置，還包括計算單元，所述計算單元與所述光功率計的輸出端連接，用于根據(jù)所述光功率計的測量值計算待測體光柵的反射率。

所述體光柵固定夾具設置在二維調(diào)節(jié)架上。

所述寬帶激光器的輸出端通過光纖與光纖準直器相連接，所述光纖準直器、半波片、偏振分光棱鏡、四分之一波片、擴束透鏡組均固定在光學固定支架上。

此外，本發(fā)明還提供了一種大面積體布拉格光柵的反射率測試方法，采用所述的裝置實現(xiàn)，包括以下步驟：

S101、測量光路的傳輸損耗L；

S102、將待測體光柵設置在體光柵固定夾具上；

S103、將功率計設置在第一位置，測量入射到功率計的功率，記為入射功率P_in；