[发明专利]一种用于激光量热光学元件吸收损耗测试装置的改进样品夹具结构

说明书

本发明公开一种用于激光量热光学元件吸收损耗测试装置的改进样品夹具结构，包括电机、正反牙丝杆、导轨、滑台、联轴器、两个温度传感器(NTC)、支杆和支架，其特征在于：激光量热法测量光学元件吸收损耗的过程是将置于被测光学元件前表面特定位置处的温度传感器测量得到的温度数据拟合到特定温度模型获得被测光学元件的吸收损耗值，所用样品夹具中用于测量被测光学元件由于激光照射产生的温度上升的温度传感器位置固定。改进的样品夹具结构为：样品夹具中温度传感器位置可根据被测光学元件的几何结构尺寸和热物理特性参数进行自动化精细调节，并结合精确温度模型，从而获得更准确的被测光学元件吸收损耗测量值。

技术领域

本发明涉及光学元件测试领域，尤其是一种用于光学元件吸收损耗测量的激光量热装置中样品夹具的改进方法。

背景技术

在各种激光器及其应用系统中，使用了大量的光学元件，特别是薄膜光学元件。由于薄膜吸收损耗的存在，使得薄膜光学元件在使用时由于激光照射引起内部温度上升，导致光学元件表面热畸变，严重时会产生光学元件灾难性破坏，最终导致整个系统崩溃。因此准确测量光学元件的吸收损耗可用于通过优化镀膜设计和工艺降低光学元件吸收损耗，提高光学元件性能，提升激光器及应用系统的总体性能和稳定性。

目前测量光学元件绝对吸收损耗的方法主要是激光量热方法。激光量热法是光学元件吸收损耗测量的国际标准(ISO11551：2003(E)－Test method for absorptance ofoptical laser components)，并且已被广泛应用于光学元件的吸收损耗测试。其优点是直接测量吸收损耗的绝对值(不需要定标)，测量灵敏度高(优于10^－6－李斌成，熊胜明，H.Blaschke等，激光量热法测量光学薄膜微弱吸收，中国激光33：823(2006))，且装置简单，调节方便。在国际标准ISO11551中，激光量热装置中温度传感器位置是根据文献U.Willamowski,D.Ristau,E.Welsch,“Measuring the absolute absorptance ofoptical laser components”Appl.Opt.37:8362-8370(1998)提出的均匀温度模型确定的。但由于均匀温度模型中假定被测光学元件的热导率为无穷大而固定温度传感器位置在距离激光照射点7mm的径向位置处。数值计算结果表明，对于热导率较小的光学元件，将温度传感器位置固定在7mm处会引入较大的吸收损耗测量误差。

中国发明专利“一种光学元件吸收损耗测量的数据处理改进方法”(申请号201010535210.2)提出了一种能更真实反映被测光学元件所处物理实际、考虑被测光学元件有限热物理特性参数和几何结构尺寸的精确温度模型。根据该模型，针对不同材料类型和不同几何结构尺寸的光学元件可通过调节温度传感器位置实现光学元件吸收损耗的更准确测量。但该专利并未提出如何实现温度传感器位置的调节。

发明内容

本发明的技术解决问题：改进现有测量光学元件吸收损耗的激光量热装置中的样品夹具结构，使安装于样品夹具上的温度传感器位置可精确调节，从而实现光学元件吸收损耗值的更精确测量。

具体技术解决方案为：用于激光量热光学元件吸收损耗测试装置的改进样品夹具结构由电机、正反牙丝杆、导轨、滑台、联轴器、两个温度传感器(NTC)、支杆和支架组成；激光量热光学元件吸收损耗测试装置中的计算机可通过电机控制器控制电机转动带动正反牙丝杆转动，进而使丝杆上两个滑台进行同步双向直线运动；导轨为滑台提供导向作用；联轴器连接电机轴和丝杆轴，补偿两轴之间产生的偏移，并提供缓冲作用；支架用于固定结构中的各部件；两个支杆安装两个温度传感器(NTC)，并固定在滑台上随滑台运动；样品夹具中的温度传感器位置通过控制电机驱动正反牙丝杆精确调节，其具体位置根据被测光学元件的几何结构尺寸和热物理特性参数并结合精确温度模型确定。