[发明专利]一种小孔径高反镜反射率测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于测量高反镜反射率的技术领域，特别涉及一种小孔径高反镜反射率的测量方法。

背景技术

近年来，高反射率薄膜光学元件在大型激光系统、引力波测量和痕量气体检测等领域的应用越来越多。而光腔衰荡技术是目前精确测量高反镜反射率的唯一方法。中国专利申请号200610165082.0的发明专利“高反射率的测量方法”、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”、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，实现了对高反镜反射率的精确测量。中国专利申请号201010593093.5的发明专利“双波长高反射率测量方法”实现了同时对多个波长高反镜反射率进行测量。

然而上述测量方法只能针对激光光束远小于待测镜口径的情况，当待测镜口径很小时上述方法不能实现对反射率的精确测量。随着激光技术的发展和激光系统的不断拓展，小口径高反镜在激光系统中的应用越来越广泛，例如激光陀螺中就会用到45o角入射的小口径高反镜。所以，实现对小口径高反镜反射率的精确测量是十分必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有高反射率测量技术不能测量小口径高反镜反射率的缺点，提出了一种基于光腔衰荡技术的小孔径高反镜反射率测量方法。具有灵敏度高、装置简单的优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种小孔径高反镜反射率测量方法，其实现步骤如下：

步骤（1）、将光强周期调制的连续激光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高反镜凹面相对垂直于光轴放置组成，入射光从第一块平凹高反镜中心透过后垂直入射到第二块平凹高反镜，在两腔镜之间垂直光路加入小孔光阑，此后不再动小孔；或者初始光学谐振腔由两块相同的平凹高反镜和一块平面高反镜构成，平面高反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镜透射后垂直入射到垂直于光轴放置的第一块平凹高反镜，激光束被第一块平凹高反镜反射后按原路返回至平面高反镜，然后又被平面高反镜再次反射，反射光垂直入射到第二块平凹高反镜，在平面高反镜与第二块腔镜之间垂直光路加入小孔光阑，此后不再动小孔；

步骤（2）、从初始光学谐振腔透射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衰荡信号，当初始光学谐振腔的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衰荡信号，得到衰荡时间τ0，进而得到初始腔各高反镜的平均反射率R0；

步骤（3）、在初始光学谐振腔内根据待测高反镜的使用角度加入待测高反镜，构成测试光学谐振腔；

所述测试光学谐振腔构成为：在步骤（1）所述的初始光学谐振腔的小孔和第二块平凹高反镜之间插入待测高反镜，入射到待测高反镜的光束入射角为待测高反镜的使用角度；

步骤（4）、从谐振腔透射的激光束由聚焦透镜聚焦到光电探测器，光电探测器探测衰荡信号，当测试光学谐振腔输出衰荡信号幅值超过设定阈值时，触发关断入射激光束，记录测试光学谐振腔输出的衰荡信号，或者在调制信号的下降沿记录测试光学谐振腔的衰荡信号，得到激光束在测试光学谐振腔内的衰荡时间τ1，通过计算得待测高反射镜的反射率R1。

所述的小孔孔径大小依据待测镜孔径而定，原则是小孔孔径与待测镜使用角度余弦的商小于待测镜的孔径。

步骤（3）所述的待测高反镜要尽量靠近小孔。

步骤（3）所述的测试光学谐振腔腔长要与步骤（3）所述的初始光学谐振腔腔长保持一致。

所述的连续激光由半导体激光器或固体激光器或气体激光器产生。

所述的用于搭建初始和测试衰荡腔的高反镜的反射率大于99%。

所述的初始光学谐振腔和测试光学谐振腔均为稳定腔或共焦腔，总腔长L满足0<L≤2R。

所述的步骤（2）和（4）中触发关断两入射激光束通过以下方式之一实现：

a.采用连续半导体激光器时，当初始光学谐振腔或测试光学谐振腔输出信号幅值高于设定阈值时，快速关闭半导体激光器激励电流或电压；