一種用于檢測石英玻璃中羥基含量的光學(xué)組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種用于檢測石英玻璃中羥基含量的光學(xué)組件。所述光學(xué)組件包括一個(gè)依次排列的光耦合透鏡組、一個(gè)由一對球面寬帶反射鏡組成的高Q值光學(xué)腔和一個(gè)聚光透鏡，所述球面寬帶反射鏡平行不共軸設(shè)置，待檢測的石英玻璃片設(shè)置在該對球面寬帶反射鏡的中間。本實(shí)用新型根據(jù)實(shí)際需求，提出了一種用于檢測石英玻璃中羥基含量的光學(xué)組件。經(jīng)檢索，目前還未見采用線偏振近紅外激光結(jié)合特殊設(shè)計(jì)的高Q值腔內(nèi)吸收光譜對石英玻璃中羥基進(jìn)行定量檢測的研究報(bào)道，也未發(fā)現(xiàn)與我們類似的高Q值腔內(nèi)吸收光譜的光路設(shè)計(jì)。并與通常的CRDS光譜技術(shù)在腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、光學(xué)設(shè)計(jì)、探測光源，以及應(yīng)用對象等方面都明顯不同。
【專利說明】一種用于檢測石英玻璃中羥基含量的光學(xué)組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于檢測石英玻璃中羥基含量的光學(xué)組件。
【背景技術(shù)】
[0002]石英玻璃因其高純、高透過率、熱穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)良的物理和化學(xué)性質(zhì)，廣泛地應(yīng)用在新型電光源行業(yè)，比如鹵鎢燈、汞燈、汽車燈等等照明燈源的燈管。羥基是石英玻璃中的主要雜質(zhì)，隨著石英玻璃中羥基含量的變化，石英玻璃的性能也發(fā)生變化，石英玻璃中的羥基，會(huì)影響燈的質(zhì)量和使用壽命，羥基含量的多少是人們對光源用石英玻璃管特別關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)，如何準(zhǔn)確地檢測石英玻璃中的羥基含量對于提高石英玻璃產(chǎn)品質(zhì)量有著重要意義。
[0003]隨著羥基含量增加，石英玻璃的粘度、密度、折射率減小，紅外吸收、膨脹系數(shù)增力口。石英玻璃也是通訊用光纖主要成分，由于玻璃中羥基的存在，它將對某些波長的紅外光波形成強(qiáng)烈的吸收，這對于光纖通訊中光學(xué)材料的選擇是非常重要的，光纖通訊產(chǎn)業(yè)中更需要嚴(yán)格控制纖芯中羥基的含量。
[0004]由于石英玻璃中的羥基在2.73 μ m處有吸收峰，當(dāng)羥基含量越大，此處吸收值越大，峰型越典型。國家標(biāo)準(zhǔn)局《石英玻璃中羥基含量檢驗(yàn)方法》的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T12442-90和美國通用電氣公司(GE公司)檢測方法，都采用紅外光譜法測量石英玻璃羥基的含量，目前這兩種檢測方法得到普遍認(rèn)可，它們的理論基礎(chǔ)都是Beer-Lambert定律，技術(shù)上也類同，即通過測量石英玻璃中的羥基對波長為2.73 μ m光的吸收效應(yīng)，根據(jù)石英玻璃中羥基含量與波長2.73 μ m處光吸收的線性關(guān)系進(jìn)行定量檢測。這兩種方法通常能很好地檢測到石英玻璃中PPm量級的羥基含量，但無法實(shí)現(xiàn)更低濃度的石英玻璃中的羥基檢測，因此需要有靈敏度要高的羥基檢測技術(shù)。
[0005]另一方面,腔衰蕩(Cavity Ringdown Spectroscopy)光譜是一種近20年來快速發(fā)展的高靈敏微量氣體檢測技術(shù)。CRDS系統(tǒng)的核心是一個(gè)由一對同軸放置的具有高反射率鏡片組成的高Q值光學(xué)腔體，入射到腔體中的光被限制在腔體內(nèi)來回反射，每次反射后光因被吸收和從反射鏡部分透過而減弱。在弱吸收時(shí)，由于反射率極高，光在腔體中的反射次數(shù)可達(dá)數(shù)千次，等效吸收光程增加幾千倍。腔體中光強(qiáng)度的衰減為單指數(shù)衰減，衰減速率通過對腔內(nèi)光強(qiáng)度指數(shù)衰減曲線作非線性擬合而得到。根據(jù)光在腔中吸收介質(zhì)存在(l/τ)和不存在吸收介質(zhì)(I/Ttl)時(shí)的衰減速率差值正比于吸收介質(zhì)的濃度，選擇適當(dāng)吸收光波波長，在被測分子的光譜吸收截面σ也已被精確測定的條件下，則可以定量檢測出氣體樣品中微量分子的濃度或數(shù)密度，目前CRDS光譜技術(shù)通常用于氣體中微量成分的檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型根據(jù)實(shí)際需求，提出了一種用于檢測石英玻璃中羥基含量的光學(xué)組件。經(jīng)檢索，目前還未見采用線偏振近紅外激光結(jié)合特殊設(shè)計(jì)的高Q值腔內(nèi)吸收光譜對石英玻璃中羥基進(jìn)行定量檢測的研究報(bào)道，也未發(fā)現(xiàn)與我們類似的高Q值腔內(nèi)吸收光譜的光路設(shè)計(jì)。并與通常的CRDS光譜技術(shù)在腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、光學(xué)設(shè)計(jì)、探測光源，以及應(yīng)用對象等方面都明顯不同。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0008]一種用于檢測石英玻璃中羥基含量的光學(xué)組件，其特征在于所述光學(xué)組件包括一個(gè)依次排列的光耦合透鏡組、一個(gè)由一對球面寬帶反射鏡組成的高Q值光學(xué)腔和一個(gè)聚光透鏡，所述球面寬帶反射鏡平行不共軸設(shè)置，待檢測的石英玻璃片設(shè)置在該對球面寬帶反射鏡的中間。
[0009]所述光學(xué)組件包括一個(gè)脈沖激光發(fā)射器和一個(gè)設(shè)置在光耦合透鏡之前的光隔離器。
[0010]所述高Q值光學(xué)腔中的球面寬帶反射鏡對波長1.38 μ m和1.55 μ m的光反射率相同，且大于99.9%,兩個(gè)球面寬帶反射鏡鍍膜面球面曲率半徑R相等，且與腔光學(xué)長度L之
間滿足關(guān)系式
【權(quán)利要求】
1.一種用于檢測石英玻璃中羥基含量的光學(xué)組件，其特征在于所述光學(xué)組件包括一個(gè)依次排列的光耦合透鏡組、一個(gè)由一對球面寬帶反射鏡組成的高Q值光學(xué)腔和一個(gè)聚光透鏡，所述球面寬帶反射鏡平行不共軸設(shè)置，待檢測的石英玻璃片設(shè)置在該對球面寬帶反射鏡的中間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測石英玻璃中羥基含量的光學(xué)組件，其特征在于所述光學(xué)組件包括一個(gè)脈沖激光發(fā)射器和一個(gè)設(shè)置在光耦合透鏡之前的光隔離器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測石英玻璃中羥基含量的光學(xué)組件，其特征在于所述高Q值光學(xué)腔中的球面寬帶反射鏡對波長1.38 μ m和1.55 μ m的光反射率相同，且大于99.9%,兩個(gè)球面寬帶反射鏡鍍膜面球面曲率半徑R相等，且與腔光學(xué)長度L之間滿足關(guān)系式:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于檢測石英玻璃中羥基含量的光學(xué)組件，其特征在于所述待測的石英玻璃片置于高Q值光學(xué)腔的中央，石英玻璃片兩個(gè)表面的法線與反射鏡的軸線成布儒斯特角，兩個(gè)球面寬帶反射鏡軸線之間的距離s與待測的石英玻璃片的厚度d以及布儒斯特角α之間滿足關(guān)系式
【文檔編號(hào)】G01N21/39GK203824905SQ201420122004
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】周衛(wèi)東, 吳志偉 申請人:浙江師范大學(xué)