[发明专利]压电控制光束多次反射的光程池和控制方法

说明书

本发明公开了一种压电控制光束多次反射的光程池和控制方法，属于光学探测领域。包括两个反射镜、光学介质、支撑装置、信号发生器、电源和光学探测器；两个反射镜的反射面相对设置，由支撑装置固定，光学介质位于两个反射镜之间；信号发生器通过控制电源的输出实现对支撑装置高度调节。反射镜上开设小孔，一个小孔外部设置高斯光束发射器，另一个小孔外部设置光学探测器；高斯光束发射器、两个小孔、光学探测器位于同一高度上。本发明通过控制压电陶瓷形变来改变反射镜的位置，进而控制光程池内的光束反射次数；解决了光束单次经过光学介质时产生的复振幅变化较小，难以突破高灵敏度检测的难题，具有响应速度快，尺寸小，灵敏度高等优点。

技术领域

本发明属于光学探测领域，尤其涉及一种压电控制光束多次反射的光程池和控制方法。

背景技术

通过增加光和样品的作用距离，能增大透射信号的变化响应，从而有效的提高探测灵敏度，多次反射是实现长光程的有效途径。在科研、环保、煤矿瓦斯以及监控等领域，需要长光程池，光束与物质作用距离越长，光束的复振幅变化越明显，越有利于探测。

目前，在诸多使用光程池进行光学探测的场合中，经常需要使光束多次经过光程池以增大光束与物质作用距离，从而增大光束复振幅变化。在现有条件下，能使光束多次反射的光程池主要包括：Herriott型光程池，较多在Herriott型光程池基础上改进的装置，但是此类装置对于一定的入射光束往往只能控制反射为固定次数，而且往往需要较大横截面的相互作用物质，体积大，对于科研以及实际应用中的小横截面积光学介质较难满足条件。

压电陶瓷器件具有尺寸小，线性好，可控制，全固化的特点。而且压电陶瓷器件响应速度极快，可以对装置产生线位移和角位移，驱动力大，能承担一定的负载。且现有的发明中存在位移达到1mm数量级的压电陶瓷器件，通过压电陶瓷器件对装置实现控制是一个十分有效的选择。

发明内容

本发明为了解决现有的光程池只能控制反射为固定次数，而且难以应用于小横截面积的光学介质的问题，提供了一种压电控制光束多次反射的光程池和控制方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种压电控制光束多次反射的光程池，包括第一反射镜、第二反射镜、光学介质、支撑装置、信号发生器、电源和光学探测器；

所述的第一反射镜和第二反射镜由支撑装置固定，两个反射镜的反射面相对设置，光学介质固定在第一反射镜和第二反射镜之间；所述的信号发生器通过控制电源的输出实现支撑装置的高度调节；

所述的第一反射镜上开设有第一小孔，第一反射镜的非反射面一侧固定安装有高斯光束发射器；所述的第二反射镜上开设有与第一小孔孔径相同的第二小孔，第二反射镜的非反射面一侧固定有光学探测器；所述的高斯光束发射器、第一小孔、第二小孔、光学探测器位于同一高度上。

优选的，所述的光程池呈左右对称结构。

优选的，所述的第一小孔和第二小孔的孔径小于或等于高斯光束发射器发射的高斯光束直径。

优选的，所述的第一反射镜和第二反射镜为平面镜。

优选的，所述的第一反射镜和第二反射镜为球面镜，且两个球面镜的凹面相对；所述球面镜的曲率半径与高斯光束波前的曲率半径一致。

优选的，所述的第一小孔和第二小孔分别位于第一反射镜和第二反射镜的中心反射点正上或正下的位置，且小孔中心与反射镜中心的距离为1-5倍的小孔孔径长度。

优选的，高斯光束在光学介质内以透射为主导，能够与光学介质直接发生相互作用，或者由外加的物理场通过光学介质作用于高斯光束。

优选的，所述的支撑装置包括可调节支撑架、压电陶瓷和支撑平台；所述压电陶瓷的下表面固定在可调节支撑架上，压电陶瓷的上表面上安装支撑平台，用于固定反射镜。