[发明专利]双波长高反射镜反射率测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量高反射镜反射率的方法和装置，特别涉及一种测量双波长高反射镜反射率的方法。

背景技术

近年来，高反射率薄膜光学元件在大型激光系统、激光陀螺、引力波测量和痕量气体检测等领域得到了越来越广泛的应用。而光腔衰荡技术是目前精确测量高反射镜反射率的主要方法(李斌成，龚元；光腔衰荡高反射率测量综述，《激光与光电子学进展》，2010，47：021203)。中国专利申请号98114152.8的发明专利“一种高反镜高反射率的测量方法”，采用脉冲激光系统作光源，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，测量精度受制，而且所使用的脉冲激光器造价高，提高了系统成本，不利于推广使用。中国专利申请号200610011254.9的发明专利“一种高反镜反射率的测量方法”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，但是采用锁相方式探测要求稳定的光腔输出信号，激光功率耦合进衰荡腔的效率低，当腔镜反射率高到一定程度后，光腔输出信号振幅减小，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的发明专利“高反镜反射率的测量方法”、中国专利申请号200710098755.X的发明专利“基于半导体自混合效应的高反射率测量方法”、中国专利申请号200810102778.8的发明专利“基于频率选择性光反馈光腔衰荡技术的高反射率测量方法”以及中国专利申请号200810055635.4的发明专利“一种用于测量高反射率的装置”均使用连续光腔衰荡方法，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，记录光腔衰荡信号，或者在调制方波下降沿记录光腔衰荡信号，将得到的信号利用单指数衰减函数拟合出衰荡时间，进而得到反射率测量结果。

上述测量方法和装置都只能测量高反射镜在单一波长处的反射率，不能同时测得双波长高反射镜在两波长处的反射率。随着激光技术的发展和激光系统应用的不断拓展，双波长或多波长高反射镜在许多激光系统中应用也日渐广泛。目前在许多光学系统中对双波长和多波长激光源的需求也不断增加，例如，中国专利申请号200510077804.2的发明专利“多波长激光系统”，其中激光器谐振腔腔镜的双波长甚至多波长反射率测量是十分必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有单波长高反射镜反射率测量技术的不足，提出了一种基于光腔衰荡技术的双波长高反射镜反射率测量方法，具有测量灵敏度高，易于操作的优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：双波长高反射镜反射率测量方法，实现步骤如下：

(1)将光强周期性调制的两个不同波长的连续激光同时入射到初始光学谐振腔；

所述初始光学谐振腔由两块相同的平凹双波长高反射镜凹面相对垂直于光轴放置组成，入射光从第一块平凹双波长高反射镜中心透过后垂直入射到第二块平凹双波长高反射镜；

或初始光学谐振腔由两块相同的平凹双波长高反射镜和一块平面双波长高反射镜构成，平面高反射镜为入射腔镜且倾斜于光轴放置，入射激光束从该平面高反射镜透射后垂直入射到垂直于光轴放置的第一块平凹高反射镜，激光束被第一块平凹高反射镜反射后按原路返回至平面高反射镜，然后又被平面高反射镜再次反射，反射光垂直入射到第二块平凹高反射镜；

(2)从所述初始光学谐振腔的两个双波长高反射镜透射的两不同波长的激光由聚焦透镜聚焦到光电探测器，光电探测器探测初始光学谐振腔的光腔衰荡信号，当初始光学谐振腔的光腔衰荡信号幅值超过设定阈值时，触发关断入射激光束，记录初始光学谐振腔的光腔衰荡信号，或者在调制信号的下降沿记录初始光学谐振腔的光腔衰荡信号，利用同时测量法或分光探测法或交替测量法得到初始光学谐振腔在两激光波长处的衰荡时间τ₀₁、τ₀₂，进而得到双波长高反射腔镜在两波长处的平均反射率R₀₁、R₀₂；

(3)在初始光学谐振腔内根据待测双波长高反射镜的使用角度加入待测双波长高反射镜，构成测试光学谐振腔；

所述测试光学谐振腔的构成为：入射光从初始光学谐振腔中第一块平凹双波长高反射镜中心进入，保持第一块平凹双波长高反射镜位置不动，在两平凹双波长高反射镜之间加入待测双波长高反射镜，激光束透过第一块平凹双波长高反射镜后入射到待测双波长高反射镜，入射角为双波长高反射镜使用角度，改变第二块平凹双波长高反射镜的位置使从待测双波长高反射镜反射的激光束垂直入射到第二块平凹双波长高反射镜，构成测试光学谐振腔；