一種可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置的制造方法
【專利說明】一種可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及光學(xué)元件表面吸收特性檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]對于光學(xué)元件，特別是各類光學(xué)薄膜元件，表面吸收特性是一個非常重要的性能參數(shù)，直接影響到光學(xué)元件在光學(xué)系統(tǒng)中的功效。很多精密的光學(xué)系統(tǒng)對光學(xué)元件的表面吸收等特性都有非常嚴(yán)格的要求。因此，對光學(xué)元件的表面吸收特性進(jìn)行精確測量，是非常必要的。
[0005]現(xiàn)有測量光學(xué)元件表面吸收特性的方法主要有分光光度法、橢偏法、激光光熱法等。分光光度法和橢偏法雖然比較簡單，但是最大的問題是吸收率測量的靈敏度不夠，通常只有10—3?10—4左右。而現(xiàn)在很多光學(xué)系統(tǒng)對光學(xué)元件吸收率的要求達(dá)到10—6(lppm)。顯然，分光光度法和橢偏法無法滿足這個要求。激光光熱法對吸收率的檢測靈敏度可以達(dá)到10—8左右，并且具有空間分辨率，可以對吸收特性的二維分布進(jìn)行測量。這些優(yōu)點(diǎn)是其它光學(xué)吸收特性測量方法所不具備的。因此，激光光熱法非常適合用來對光學(xué)元件的表面吸收特性特別是弱吸收特性進(jìn)行測量。
[0006]激光光熱法中的激光誘導(dǎo)表面熱“透鏡”技術(shù)適合用來測量光學(xué)元件表面吸收特性。它的基本原理是:光學(xué)元件在栗浦激光的作用下表面因吸收光能量而導(dǎo)致局部溫度升高，從而發(fā)生熱形變;這種熱形變的空間分布及其隨時間的變化與栗浦激光參數(shù)和材料特性緊密相關(guān)，而且由于這種表面熱形變，從光學(xué)元件表面發(fā)射出來的探測激光的傳播特性會發(fā)生變化，產(chǎn)生新增的會聚或發(fā)散效應(yīng)，就像新增了一個透鏡。
[0007]利用表面熱“透鏡”效應(yīng)進(jìn)行光學(xué)元件表面吸收特性檢測和分析的最為常見的方法是利用一束振幅經(jīng)過調(diào)制的栗浦激光照射樣品表面誘導(dǎo)產(chǎn)生熱形變，同時利用另一束探測激光經(jīng)過樣品表面熱形變區(qū)域來探測栗浦激光引起的表面熱形變。測量時，在反射回來的探測激光光路中加入一個空間濾波器，經(jīng)過空間濾波器后到達(dá)光電探測器的探測激光能量會因為表面熱形變對探測激光的會聚或發(fā)散效應(yīng)而變化。
[0008]很多光學(xué)元件的光學(xué)特性，包括表面吸收特性與入射光的角度密切相關(guān)，不同的入射光角度下，特性不一樣，因此，對包括表面吸收特性在內(nèi)的光學(xué)特性進(jìn)行測量時，往往需要改變?nèi)肷浣嵌取す庹T導(dǎo)表面熱“透鏡”技術(shù)來說，采用的是栗浦-探測光路結(jié)構(gòu)，并且測量的結(jié)果與栗浦激光和探測激光焦點(diǎn)的相對位置、焦斑尺寸的比例、焦點(diǎn)的重合度等都有密切的關(guān)系，因此，在測量過程中，改變栗浦激光入射角度時，保持以上這些參數(shù)不變是保證測量結(jié)果可靠性的重要基礎(chǔ)。
[0009]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于提供一種可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置，可以自由調(diào)整栗浦激光的入射角度，無需重新調(diào)節(jié)校準(zhǔn)光路。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置，包括分別與樣品光路連接的栗浦激光光源、探測激光光源和探測激光檢測裝置，所述栗浦激光光源與樣品之間依次設(shè)有栗浦激光調(diào)制裝置、栗浦激光耦合裝置、光纖和設(shè)置在運(yùn)動機(jī)構(gòu)上的栗浦激光輸出裝置，所述探測激光光源與樣品之間設(shè)有探測激光第一聚焦裝置；
所述栗浦激光光源，用于輸出栗浦激光光束，所述栗浦激光光束經(jīng)過栗浦激光調(diào)制裝置調(diào)制后，再經(jīng)過栗浦激光耦合裝置耦合進(jìn)光纖的一端，所述光纖的另一端與栗浦激光輸出裝置連接；
所述栗浦激光輸出裝置，用于將光纖傳輸?shù)睦跗旨す夤馐劢沟綐悠繁砻?，并能夠在運(yùn)動機(jī)構(gòu)上沿圓形軌跡運(yùn)動，所述圓形軌跡的圓心與栗浦激光光束在樣品表面的焦點(diǎn)重合；
所述探測激光光源，用于輸出探測激光光束，所述探測激光光束經(jīng)過探測激光第一聚焦裝置聚焦在樣品表面，且其在樣品表面的焦點(diǎn)與所述栗浦激光光束在樣品表面的焦點(diǎn)重合；
所述探測激光檢測裝置，用于收集從樣品表面反射的探測激光光束，并對收集的探測激光光束傳播特性的變化進(jìn)行檢測。
[0012]所述的可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置，還包括設(shè)置在運(yùn)動機(jī)構(gòu)上的栗浦激光吸收裝置，所述栗浦激光吸收裝置在運(yùn)動機(jī)構(gòu)的控制下沿圓形軌跡運(yùn)動，用于吸收從樣品表面反射的栗浦激光。
[0013]所述的可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置，還包括用于放置樣品的樣品裝夾掃描裝置。
[0014]所述的可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置，所述栗浦激光光源與栗浦激光調(diào)制裝置之間設(shè)有栗浦激光角度調(diào)整裝置。
[0015]所述的可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置，所述栗浦激光調(diào)制裝置與栗浦激光耦合裝置之間設(shè)有栗浦激光分光裝置，所述栗浦激光調(diào)制裝置位于栗浦激光分光裝置的入射光路上，所述栗浦激光耦合裝置位于栗浦激光分光裝置的反射光路上，所述栗浦激光分光裝置的透射光路上設(shè)有栗浦激光功率探測裝置。
[0016]所述的可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置，所述探測激光光源與探測激光第一聚焦裝置之間依次設(shè)有探測激光角度調(diào)整裝置和探測激光整形處理裝置。
[0017]所述的可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置，所述探測激光檢測裝置包括依次設(shè)置的探測激光第二聚焦裝置、探測激光第二角度調(diào)整裝置、空間濾波裝置、濾光裝置和光電探測裝置。
[0018]所述的可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置，所述探測激光第二角度調(diào)整裝置與空間濾波裝置之間設(shè)有探測激光分光裝置，所述探測激光第二角度調(diào)整裝置設(shè)置在探測激光分光裝置的入射光路上，所述空間濾波裝置設(shè)置在探測激光分光裝置的透射光路上，所述探測激光分光裝置的反射光路上設(shè)有探測激光功率探測裝置。
[0019]本發(fā)明的有益效果為:
由上述技術(shù)方案可知，由于栗浦激光輸出裝置能夠在運(yùn)動機(jī)構(gòu)上沿圓形軌跡運(yùn)動，且該圓形軌跡的圓心與栗浦激光光束在樣品表面的焦點(diǎn)重合，當(dāng)栗浦激光輸出裝置在運(yùn)動機(jī)構(gòu)上運(yùn)動時，栗浦激光光束的入射角度發(fā)生變化，但栗浦激光光束在樣品表面的焦點(diǎn)位置并不發(fā)生變化。因此，本發(fā)明可以確保在不同栗浦激光入射角度下測量結(jié)果的可靠性，利用光纖的優(yōu)點(diǎn)來實現(xiàn)栗浦激光入射角度的自由調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過程中無需再對光路進(jìn)行重新校準(zhǔn)。
[0020]
【附圖說明】
[0021 ]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是采用激光誘導(dǎo)表面熱“透鏡”效應(yīng)測量光學(xué)元件表面吸收特性的基本原理圖；
圖3是本發(fā)明可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量原理圖。
[0022]
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0024]如圖1所示，一種可變角度的光學(xué)元件表面吸收特性測量裝置，包括栗浦激光光源
1、栗浦激光角度調(diào)整裝置2、栗浦激光調(diào)制裝置3、栗浦激光分光裝置4、栗浦激光功率探測裝置5、栗浦激光耦合裝置6、光纖7、栗浦激光輸出裝置8、運(yùn)動機(jī)構(gòu)9、樣品10、樣品裝夾掃描裝置11、栗浦激光吸收裝置12、探測激光光源13、探測激光第一角度調(diào)整裝置14、探測激光整形處理裝置15、探測激光第一聚焦裝置16、探測激光第二聚焦裝置17、探測激光第二角度調(diào)整裝置18、探測激光分光裝置19、探測激光功率探測裝置20、空間濾波裝置21、濾光裝置22和光電探測裝置23。
[0025]栗浦激光角度調(diào)整裝置2、探測激光第一角度調(diào)整裝置14和探測激光第二角度調(diào)整裝置18均采用高反鏡，探測激光第一聚焦裝置16和探測激光第二聚焦裝置17均采用聚焦透鏡。
[0026]栗浦激光光源1輸出的栗浦激光光束經(jīng)過栗浦激光角度調(diào)整裝置2反射，再經(jīng)過栗浦激光調(diào)制裝置3對光強(qiáng)調(diào)制后，被栗浦激光分光裝置4分為兩束，其中一束進(jìn)入栗浦激光功率探測裝置5對栗浦激光的功率進(jìn)行監(jiān)測，另一束由栗浦激光耦合裝置6耦合到光纖7里面，光纖7的尾端與栗浦激光輸出裝置8相連接，栗浦激光輸出裝置8將