[发明专利]一种用于测量高反射率的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量光学元件参数的装置，特别涉及一种用于测量高反射率的装置。

背景技术

高反射率光学元件在激光系统中的广泛使用迫切要求精确测量高反射率，而传统方法(如分光光度法)无法满足高反射率的测量精度要求。中国专利申请号98114152.8，公开号CN1242516A，公开日期2000年1月26日的发明专利公开了“一种反射镜高反射率的测量方法”，采用脉冲激光系统作光源，入射到两块高反镜组成的光学谐振腔，光电探测器在出射腔镜后接收光腔指数衰减信号，分别确定直腔衰荡时间τ₁和折叠腔衰荡时间τ₂，计算得到待测镜的反射率R。该方法的缺点是：由于脉冲激光光束质量差、衰荡腔内存在模式竞争等因素，测量精度受到限制；而且，由于所使用的脉冲激光系统造价高，不利于推广使用。中国专利申请号200610011254.9，公开号CN1804572A，公开日期2006年7月19日的发明专利提供了“一种高反镜反射率的测量方法”；2006年9月出版的《中国激光》，龚元，李斌成，第33卷第9期1247-1250页，公开了一种“连续激光光腔衰荡法精确测量高反射率”的方法，它们都提出了一种以连续半导体激光器作光源的高反射率测量方法，用方波调制连续激光，采用锁相方式探测输出信号的振幅衰减和相位延迟，从而得到光腔衰荡时间和高反镜反射率。该方法装置简单、成本低，但激光功率耦合进衰荡腔的效率较低，当腔镜反射率提高到一定程度后，光腔输出信号振幅较小，信噪比下降，使得装置调节比较困难，而且限制了可测最高反射率和测量精度。中国专利申请号200610165082.0，公开号CN1963435A，公开日期2007年5月16日的发明专利“高反镜反射率的测量方法”使连续激光沿衰荡腔光轴入射，当光腔衰荡信号幅值大于设定的阈值时触发关闭激光束，探测指数衰减信号并拟合得到腔镜和测试镜的反射率。该方法装置简单，精度高，但对整个系统的准直要求很高，且必须对腔镜进行精密调节。

上述现有技术所涉及到的测量高反射率的装置的初始衰荡腔都采用直腔构型，插入待测平面镜后形成的折叠腔作为测试衰荡腔；光电探测器接收从出射腔镜输出的激光束用于测量衰荡时间和反射率；实际应用中，为了减小腔长测量引入的高反射率测量误差，一般采用较长的衰荡腔，此时直腔作为初始腔将不便于系统集成；在已有的基于光腔衰荡技术的高反射率测量仪器中，光腔衰荡信号通过将出射腔镜输出的光信号经会聚透镜聚焦到一光电探测器上进行探测，一般将出射腔镜、会聚透镜和光电探测器安装在同一底座上，便于在直腔和折叠腔之间切换时同时移动三者；这样一个整体的重量较大，三者集成在一起不仅提高了系统成本，而且不利于直腔/折叠腔切换时光路的精确对准调节；同时，探测器的电源线、信号线在移动时也会造成不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术中直腔/折叠腔切换时给系统带来的不足，提供一种初始衰荡腔为折叠腔的测量高反射率的装置，该装置稳定性好、方便调节和测量。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于测量高反射率的装置，其中：光电探测器7将光信号转换成的电信号，由数据采集卡8记录并输入计算机9处理及存储，计算机9控制数据采集卡8的采样率、采集数据点长度以及采集电压最大幅值；其特征在于：入射腔镜3和出射腔镜5与平面高反镜4共同构成稳定的光学谐振腔作为初始衰荡腔，入射腔镜3和平面高反镜4位于同一直线上，构成初始衰荡腔的入射臂，出射腔镜5和平面高反镜4位于另一条直线上，构成初始衰荡腔的出射臂，总腔长为L，入射臂和出射臂之间的夹角为θ；测试时，由光源1发出的光束经匹配透镜2进入上述衰荡光腔，会聚透镜6和光电探测器7置于平面高反镜4后搜集和探测出射的光束；由光腔衰荡技术探测并通过计算机9拟合得到初始腔衰荡时间τ₁；然后在出射臂插入待测平面镜14，调节出射腔镜5，形成稳定的测试腔，再由光腔衰荡技术探测并通过计算机9拟合得到测试腔衰荡时间τ₂；通过待测平面高反镜的反射率公式计算，便可得到待测平面高反镜的反射率。

所述光源1可采用光强可调制的连续半导体激光器，此时函数发生卡10与计算机9相连，计算机9控制函数发生卡10的调制频率、调制振幅以及偏置电压，函数发生卡10输出的方波函数用于调制光源1所采用的半导体激光器的激励电压；光源1也采用脉冲激光器，此时不需要函数发生卡10调制光源1，光源1直接输出激光脉冲。