[发明专利]基于可调谐激光的光谱透过率测试系统及方法

说明书

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种基于可调谐激光的光谱透过率测试系统及方法。该系统包括可调谐激光可调谐激光器、分束镜、双孔斩波器、光衰减器、探测器以及全反射镜若干。该系统的测量光路由分束镜分成参考光路和测量光路两部分组成，可调谐激光器发出的单束光经分束镜按一定分光比分光，分别进入参比光路和测量光路，通过斩波器调制后，进入参比池和样品池，最后经全反镜反射，两束光进入探测器。本发明相对于传统分光光度计应用范围更广，测量可信度也更高。

技术领域

本发明属于光学测量技术领域，具体涉及一种基于可调谐激光的光谱透过率测试系统及方法。

背景技术

对于高精度待测样品(4)技术应用领域，尤其是光学薄膜元件，对光谱性能测试的需求如下：在低损耗薄膜元件技术需求中，要求薄膜元件的反射率或透射率达到99.99％以上；在分光和滤光薄膜元件中，要求薄膜元件的光谱波长精确定位、深度截止、高陡度、高分色性能等。光学元器件透过率、反射率是光学系统的重要参数，对于系统总体性能具有重要影响，传统的分光光度计在某些技术应用领域已经无法满足测试需求。

传统采用分光光度计测量元器件透过率，由于分光光度计采用非相干的卤钨灯作为光源，通过光栅分光获得窄线宽输出，存在诸多缺点，不能满足实际应用需求：1)方向性差，存在锥角效应，用于角度敏感型元器件透过率测试时，测量结果准确性差；2)光束大小随传播距离增加明显，不适用于大尺寸元器件透过率测量；3)单色亮度低，测量动态范围小，不适用于低透过率元器件测量。人们在高反射率薄膜元件的测试上，随着超低损耗光学镀膜技术的发展，基于不同测试原理和方法的各种低损耗测试装置和仪器也迅速地出现，主要的有时间衰减法、频率扫描法及振幅调制法等。时间衰减法测量无源谐振腔的损耗是指将激光光波入射到待测无源谐振腔上，当腔内建立起稳定的激光振荡之后迅速切断光源，谐振腔的输出光强将会逐步衰减，根据光强的衰减方程推导出薄膜的总损耗。对于超低透过率的测试，目前也没有成熟的商用仪器和公开的标准方法，因此如何解决超低透过率的光谱测试仍存在急需解决的问题。

综上所述，在高精度待测样品发展的需求下，如何解决高精度薄膜元件的低透过率光谱测试是限制目前高精度待测样品制造技术发展的关键，诸如超高透过率的减反射薄膜元件、宽光谱深截止的滤光薄膜元件等，对超低透过率的光谱测试需求仍然迫切。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提出一种基于可调谐激光器透过率光谱测试系统及方法，在可见光波段可以实现透过率低于0.1％的光学薄膜元件测试

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于可调谐激光的光谱透过率测试系统，所述光谱透过率测试系统包括：可调谐激光器1、分束镜2、双孔斩波器3、第一光衰减片6、第二光衰减片7、探测器8、第一全反射镜5、第二全反射镜9、第三全反射镜10、第四全反射镜11、第五全反射镜12、第六全反射镜13、第七全反射镜14；

其中，所述可调谐激光器1发出的单束光经分束镜2分成测量路和参比路两束激光，分束镜2的反射光束为参比路，透射光束为测量路；两束激光均通过双孔斩波器3调制，使两路激光的重频不相同；

经双孔斩波器3调制的分束镜2的透射光束经待测样品4、第一衰减片6、第四全反射镜11、第五全反射镜12进入探测器8；

经双孔斩波器3调制的分束镜2的反射光经第二全反射镜9、第三全反射镜10、第二衰减片7、第七全反射镜14、第六全反射镜13进入探测器8；

探测器8用于将进入的两路激光转换成电信号；利用锁相放大器可将电信号中两路光的信号分别提取出来，利用两路光信号的强度比值计算出待测样品4的透过率。

其中，所述系统还包括：旋转样品台15；