[发明专利]大口径单轴晶体光吸收系数测量装置及方法

权利要求书

1.一种大口径单轴晶体光吸收系数测量装置，其特征在于：所述大口径单轴晶体光吸收系数测量装置包括激光器、准直镜、起偏器、第一半透半反镜、第一会聚镜、监视积分球功率计、第二半透半反镜、第二会聚镜、监视CCD、第三会聚镜、测量积分球功率计以及计算机；所述准直镜、起偏器以及第一半透半反镜依次设置在激光器的出射光所在光路上；所述第一半透半反镜将入射至第一半透半反镜的光反射形成第一反射光以及透射形成第一透射光；所述第一会聚镜设置在第一反射光所在光路上并将第一反射光会聚至监视积分球功率计中；所述第二半透半反镜设置在第一透射光所在光路上并将第一透射光反射形成第二反射光以及透射形成第二透射光；所述第二会聚镜设置在第二反射光所在光路上并将第二反射光会聚至监视CCD中；所述第三会聚镜设置在第二透射光所在光路上并将第二透射光会聚至测量积分球功率计中；待测大口径单轴晶体置于第一半透半反镜以及第二半透半反镜之间；所述计算机分别与待测大口径单轴晶体、监视积分球功率计、监视CCD以及测量积分球功率计相连。

2.根据权利要求1所述的大口径单轴晶体光吸收系数测量装置，其特征在于：所述大口径单轴晶体光吸收系数测量装置还包括二维扫描机构，所述待测大口径单轴晶体固定在二维扫描机构上；所述计算机与二维扫描机构相连并通过二维扫描机构带动待测大口径单轴晶体实现二维运动。

3.根据权利要求2所述的大口径单轴晶体光吸收系数测量装置，其特征在于：所述大口径单轴晶体光吸收系数测量装置还包括用于驱动起偏器旋转的驱动器；所述计算机与驱动器相连并通过驱动器带动起偏器旋转。

4.一种基于如权利要求1所述的大口径单轴晶体光吸收系数测量装置的测量方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

1)激光器输出单模发散的圆偏振光，经准直镜输出准直圆偏振光，再通过起偏器将准直圆偏振光起偏为P光；

2)经过第一半透半反镜进行反射以及透射分别形成第一反射光以及第一透射光；第一反射光经第一会聚镜聚焦到监视积分球功率计的积分球内，测量值为I′_P监视；第一透射光经第二半透半反镜进行反射以及透射分别形成第二反射光以及第二透射光；第二反射光经第二会聚镜聚焦到监视CCD的靶面上，计算监视CCD的光斑质心位置，并将该光斑质心位置标记为基准位置；第二透射光经第三会聚镜聚焦到测量积分球功率计的积分球内，测量值为I′_P测量；通过计算机采集和存储监视积分球功率计以及测量积分球功率计的测量值，计算得到系统P光常数K_p为：

3)控制起偏器旋转90度将准直圆偏振光起偏为S光，重复步骤2)，通过计算机采集和存储监视积分球功率计和测量积分球功率计的测量值，计算得到系统S光常数K_S；

4)将待测大口径单轴晶体置于第一半透半反镜以及第二半透半反镜之间；

5)激光器输出单模发散的圆偏振光，经准直镜输出准直圆偏振光，再通过起偏器将准直圆偏振光起偏为P光；

6)经过第一半透半反镜进行反射以及透射分别形成第一反射光以及第一透射光；第一反射光经第一会聚镜聚焦到监视积分球功率计的积分球内，测量值为I_P监视(i,j)，i＝1,2…N；j＝1,2…N；其中，i，j为固定在二维扫描装置上的待测大口径单轴晶体二维运动的位置序号，N为运动的步数；第一透射光垂直入射至待测大口径单轴晶体表面发生双折射，产生o光以及e光；o光垂直于主截面振动，e光在主截面内振动；经过待测大口径单轴晶体后的第一透射光经第二半透半反镜进行反射以及透射分别形成第二反射光以及第二透射光；第二反射光经第二会聚镜聚焦到监视CCD的靶面上，调节待测大口径单轴晶体的方位和俯仰，使聚焦光斑质心位置与步骤2)所标记的基准位置重合；第二透射光经第三会聚镜聚焦到测量积分球功率计的积分球内，测量值为I_P测量(i,j)，i＝1,2…N；j＝1,2…N；其中，i，j为固定在二维扫描装置上的待测大口径单轴晶体二维运动的位置序号，N为运动的步数；通过计算机采集和存储监视积分球功率计和测量积分球功率计的测量值，并控制二维扫描装置使被测大口径单轴晶按固定步长沿两维方向平移，使测量光束相对扫描其全部通光口径，则待测大口径单轴晶体的P光吸收系数α_p为：

其中：

d为待测大口径单轴晶体厚度；

r为待测大口径单轴晶体表面反射率；

K_p为系统P光常数；

7)控制起偏器旋转90度将准直圆偏振光起偏为S光，重复步骤6)，通过计算机采集和存储监视积分球功率计和测量积分球功率计的测量值，计算得到待测大口径单轴晶体的S光吸收系数α_S。