[發明專利]一種復合傳感無源腔標定裝置

在審

• 申請號: 202210328907.5
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114720402A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 田中州;何星;王帥;林海奇;楊康健;賴柏衡;楊平;許冰
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01N21/27
• 分類號: G01N21/27;G01N21/47;G01M11/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

本發明公開一種復合傳感無源腔標定裝置，包括指示光源(1)、平面腔鏡(2)、第一平凹腔鏡(3)、分光鏡(4)、光電探測器(5)、光譜儀(6)、第二平凹腔鏡(7)、波前傳感器(8)和計算機(9)；其中，所述的平面腔鏡(2)、第一平凹腔鏡(3)和第二平凹腔鏡(7)構成無源腔，所述光電探測器(5)記錄指示光源(1)經無源腔后的透射信號光強，所述光譜儀(6)記錄透射光譜譜線及線寬，所述波前傳感器(8)記錄透射光束的相位及光強分布。通過向透射光束的各個光學參量分別賦予一定權重來構建復合傳感調腔反饋指標，指導無源腔調腔過程，完成無源腔的標定。本發明不依賴操作人員主觀判斷，可實現無源腔的高穩定高精度標定。

技術領域

本發明涉及激光技術領域，具體涉及一種復合傳感無源腔標定裝置。

背景技術

無源腔是一種無增益工作介質或雖有工作介質但不考慮其增益的光學諧振腔，目前在光腔衰蕩技術、光纖傳感技術、大型激光系統等領域具有重要應用價值。而無源腔的精密調節及標定對相關技術領域應用具有重要意義。以光腔衰蕩技術中的高反射率測量為例，其無源腔的精密調節對于測量結果的真實性和可靠性極其重要。目前光腔衰蕩技術領域及某些光學諧振腔的調節過程中，均是通過引入指示光束，以透射光束的特征光學參量信息為反饋來完成無源腔的調節及標定。現階段的無源腔調節過程考慮的透射光場特征信息較為有限甚至單一，如透射信號光強(D.Anderson,J.Frisch,C.Masser,Mirror-reflectometer based on optical cavity decay time,Applied Optics,1984,23(8),1238-1245；中國專利申請號200810055635.4，“一種用于測量高反射率的裝置”)、透射光強的衰蕩曲線(易亨瑜；衰蕩腔失調下的波形仿真，《中國激光》，2006，33(3)：399-404)和透射光強分布(薛穎，杜星湖，何星等，基于透射光斑形態監測的光腔衰蕩調腔方法,中國激光,2020,47(5):0504001)等。但這種調腔反饋信息度有限，精調過程需人工反復調節尋優，進而導致調腔經驗門檻較高，調腔效率較低，調腔重復性精度較差，影響在實際技術中的應用效果。

針對這一問題，本發明通過復合傳感記錄指示光束經過無源腔后透射光束的各個光學參量包括光強峰值、相位、光強分布、譜線及光譜線寬，并賦予各光學參量一定權重來構建復合傳感調腔反饋指標，多維解析調腔過程，指導無源腔的調腔過程，完成無源腔的標定。相比傳統方法，本發明可更全面地獲取無源腔對輸入光束(指示光束)的光場響應特性，調腔反饋指標較多，不依賴操作人員主觀判斷，避免無源腔調節過程中的局部尋優現象，達到最優化的無源腔狀態，進而實現無源腔的高穩定度高精度標定。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：目前無源腔調腔過程存在調腔反饋信息度有限，調腔反饋靈敏度差等問題，造成目前調腔經驗門檻較高，調腔過程效率較低，調腔重復性精度較差，等，在工程應用中帶來一系列技術挑戰。

本發明要解決其技術問題所采用的技術方案是：一種復合傳感無源腔標定裝置，包括：指示光源、平面腔鏡、第一平凹腔鏡、分光鏡、光電探測器、光譜儀、第二平凹腔鏡、波前傳感器和計算機；指示光源輸出的激光光束注入到由平面腔鏡、第一平凹腔鏡和第二平凹腔鏡構成的折疊型無源腔內進行諧振，激光光束經無源腔后的透射信號光強由光電探測器采集，透射光束經分光鏡分光后由光譜儀記錄其光譜信息包括譜線及光譜線寬，透射光束的相位及光強分布由波前探測器記錄，通過向透射光束的各個光學參量分別賦予一定權重來構建復合傳感調腔反饋指標，指導無源腔的調腔過程，完成無源腔的標定。計算機作為數據處理機，控制指示光源的開關及功率調節，顯示光電探測器采集到的光腔輸出信號，分析處理光譜儀所采集的光譜信息，顯示并分析波前傳感器記錄的透射光束相位及光強分布。

進一步地，所述的指示光源為激光光束，光束口徑、波長、光束強度不做特定要求，也可限定為特定波長、特定口徑、特定強度的激光光束。

進一步地，所述的由平面腔鏡、第一平凹腔鏡和第二平凹腔鏡構成的無源腔為折疊型無源諧振穩定腔。