[发明专利]激光增益介质包边界面剩余反射的偏振测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光增益介质测量领域，特别是一种具有放大功能的激光玻璃材料包边界面剩余反射的偏振测量方法及装置。

背景技术

激光增益介质广泛应用于各种高功率和高能量的激光器中，并成为其中最主要的激光工作物质。激光工作物质分为固体、液体和气体，其中固体激光器是最重要的一种，它不但激活离子密度大，振荡频带宽，并能产生谱线窄的光脉冲，而且具有良好的机械性能和稳定的化学性能。

用于固体激光器的激光增益介质应当具备的基本条件有：具有合适的光谱特性、激发态吸收小、具有良好的光学均匀性和稳定性和具有良好的物化性能。其材料主要分为晶体和玻璃两种，大多数激光晶体是含有激活离子的荧光晶体；而激光玻璃虽然其激活离子的发光性能不如在晶体中好，但是激光玻璃储能大，其基质玻璃的性质可按要求在很大的范围内变化，制造工艺成熟，容易获得光学均匀的、结构尺寸灵活的玻璃，以及价格便宜等特点，使得激光玻璃广泛用于高功率和高能量的固体激光器中。

在激光放大过程中，由于激光玻璃的增益很高，介质内的自发辐射将会得到放大而产生放大自发辐射（简称ASE）。由于ASE的存在，将在信号光到达之前消耗掉增益介质上能级的反转粒子，使信号光得不到有效放大，这不仅严重地降低了激光增益介质的储能密度和储能效率，而且会引起介质内抽运能量的再分布，对增益均匀性具有严重影响。

目前，抑制ASE的主要方法是在垂直于光路方向的片状激光玻璃的侧边通过胶合的方式接上吸收激光波长的玻璃，来破坏ASE放大过程，称为激光玻璃包边。激光玻璃、胶合层和包边玻璃之间折射率匹配度是影响激光玻璃包边降低ASE的关键，是衡量激光玻璃包边质量的最重要参数。激光玻璃与胶合层界面反射以及包边玻璃与胶合层界面反射总和称为激光玻璃包边剩余反射。因此，准确测量包边剩余反射能够直接、客观地反映激光玻璃包边的质量好坏。

目前已有的激光玻璃包边剩余反射的测量方法主要是通过测量包边玻璃小尺寸样品，如直角三角块或者长方体块，来反映出激光玻璃包边的质量好坏[CN102818788A]。该方法无法消除样本内部的吸收和散射损耗以及激光玻璃和空气界面的反射，使得测量值往往小于实际的剩余反射值。另一种测量大口径包边玻璃剩余反射的方法同样存在这种问题[CN102768202A]。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种激光增益介质包边界面剩余反射的偏振测量方法及装置，通过引入等效导纳的概念来简化激光玻璃包边界面的剩余反射模型，椭圆偏振光经过激光玻璃和等效导纳的界面反射后，其偏振态和相位都会发生变化，进而通过偏振态和相位的变化求解出p光和s光的剩余反射率，最后得到总的激光玻璃包边界面的剩余反射率。

本发明的技术方案为：

激光增益介质包边界面剩余反射的偏振测量方法，包括以下步骤：

（1）、激光光束依次经过起偏器、1/4波片后形成椭圆偏振光，椭圆偏振光照射包边的激光玻璃样品的前表面，椭圆偏振光进入到激光玻璃样品内，并在激光玻璃样品内部被等效界面反射，反射后的椭圆偏振光从激光玻璃样品的后表面出射并经检偏器检偏，椭圆偏振光在激光玻璃样品前表面的入射角为θin，激光光束在激光玻璃样品前表面的折射角为θ0，激光光束在激光玻璃样品等效界面的入射角为θ1，激光光束在激光玻璃样品等效界面的折射角为θ2，激光光束在激光玻璃样品后表面的入射角为θ3，激光光束在激光玻璃样品后表面的折射角为θout；

（2）、定义激光玻璃的复折射率为，等效介质的等效导纳为；根据菲涅尔反射公式，椭圆偏振光水平偏振分量-s光和垂直偏振分量-p光在等效界面上的复反射系数分别为和，具体公式（1）和（2）：