一種光學(xué)元件透射反射率測量儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于儀器科學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種光學(xué)元件透射反射率測量儀。
【背景技術(shù)】
[0002]高功率激光在許多高新技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，是當(dāng)代各國競相研究的重要領(lǐng)域。隨著強(qiáng)激光技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是慣性約束核聚變系統(tǒng)的研制，光學(xué)系統(tǒng)各個(gè)單元器件所要求承受的功率密度越來越高。
[0003]在高功率激光裝置中，一個(gè)重要特點(diǎn)是眾多大口徑和高精密度光學(xué)元件的采用，如在激光放大和聚焦過程中所用到的放大和調(diào)制晶體等。這些光學(xué)元件的透過率和反射率極大地影響激光傳輸過程中的損耗和聚焦，比如反射率過高，就非常容易產(chǎn)生鬼光點(diǎn)，對裝置中的其它元件造成損害。大型光學(xué)元件在使用中，絕大部分表面都經(jīng)過鍍膜處理，光學(xué)透過率和反射率也是評價(jià)光學(xué)元件鍍膜質(zhì)量的重要指標(biāo)。
[0004]高通量激光裝置高通量運(yùn)行時(shí)，如果光學(xué)元件表面留有任何污物，吸收激光后會發(fā)生爆炸性蒸發(fā)，導(dǎo)致玻璃或鍍膜表面損傷，降低光學(xué)元件的損傷閾值，這要求光學(xué)元件具有很高的潔凈度。光學(xué)元件的透過率也是衡量光學(xué)元件表面潔凈度的一個(gè)重要指標(biāo)。
[0005]當(dāng)前，測量光學(xué)元件的透射和反射率的主要儀器是分光光度計(jì)，這種儀器測量結(jié)果精確，且能夠測量光學(xué)元件在某個(gè)波段的透過率。但是分光光度計(jì)一般采用光電倍增管加積分球的技術(shù)手段，光電倍增管需要在黑暗的環(huán)境中使用，造成這種儀器只能測量較小尺寸的光學(xué)元件的透過率，而不適合測量較大尺寸(迎光面積大于200 X 200mm)的光學(xué)元件，尤其不能實(shí)現(xiàn)在線測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種光學(xué)元件透射反射率測量儀。
[0007]本發(fā)明的光學(xué)元件透射反射率測量儀，包括激光器、斬光器、分光鏡、光電二極管1、光電二極管π、光電二極管m、前置放大器1、前置放大器π、前置放大器m、鎖相放大器1、鎖相放大器Π、鎖相放大器m、光學(xué)元件卡具、光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片和計(jì)算機(jī)；
所述的激光器發(fā)出的連續(xù)激光經(jīng)過斬光器調(diào)制成脈沖激光，調(diào)制后的脈沖激光經(jīng)過分光鏡分成能量相同的兩束脈沖激光，一束脈沖激光被光電二極管I接收并轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)過前置放大器I放大和鎖相放大器I的再次放大后，直接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)；
另一束脈沖激光直接照射在放置于光學(xué)元件卡具上的待測光學(xué)元件上，進(jìn)而產(chǎn)生透射脈沖激光和反射脈沖激光，其中的反射脈沖激光被光電二極管π接收并轉(zhuǎn)換為電信號，前置放大器π接收光電二極管π產(chǎn)生的電信號并進(jìn)行放大，放大后的電信號經(jīng)過鎖相放大器π后直接傳遞給計(jì)算機(jī);透射脈沖激光被光電二極管m接收并轉(zhuǎn)化為電信號，前置放大器m接收光電二極管m產(chǎn)生的電信號并進(jìn)行放大，放大后的電信號經(jīng)鎖相放大器m在再次放大后直接傳遞到計(jì)算機(jī)；
所述的光學(xué)元件卡具用來裝卡待測光學(xué)元件和光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片，光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片用于在測量待測光學(xué)元件之前對儀器各放大單元放大倍數(shù)的標(biāo)定。
[0008]所述的激光器產(chǎn)生的激光為連續(xù)光，且輸出功率小于等于20毫瓦。
[0009]所述的光電二極管1、光電二極管Π和光電二極管ΙΠ的型號相同。
[0010]所述的鎖相放大器1、鎖相放大器π和鎖相放大器m的型號相同。
[0011 ]所述的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片的反射率小于等于4%。
[0012]本本發(fā)明的光學(xué)元件透射反射率測量儀的工作過程如下:
a.鎖相放大器1、鎖相放大器Π和鎖相放大器m上電；
b.前置放大器1、前置放大器π和前置放大器m上電；
C.斬光器上電；
d.開啟計(jì)算機(jī)；
e.將光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片放置在光學(xué)元件卡具上；
f.開啟激光器；
g.根據(jù)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片校正儀器，得到校正后的參考光、透射光和反射光三個(gè)通道放大單元的放大倍數(shù)Al，A2和A3。
[0013]h.關(guān)閉激光器；
i.取走光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片，放置待測光學(xué)元件； j.開啟激光器；
k.鎖相放大器1、鎖相放大器Π和鎖相放大器m的輸出直流電壓分別為Vl，V2和V3，計(jì)算待測光學(xué)元件的透射率為T=Al X V2/A2 X Vl，反射率R= Al X V3/A3 X Vl ；
1.關(guān)閉各個(gè)元件的電源。
[0014]本發(fā)明的光學(xué)元件透射反射率測量儀通過設(shè)置透射反射率率標(biāo)準(zhǔn)片，對測量儀的放大倍數(shù)進(jìn)行校正。本本發(fā)明的光學(xué)元件透射反射率測量儀具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適合測量較大尺寸光學(xué)元件的透射和反射率，因?yàn)楣庠床糠趾吞綔y部分是分離的，因此可以在不使用光學(xué)元件卡具的情況下，實(shí)現(xiàn)在線測量，而不需要將光學(xué)元件下架。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的光學(xué)元件透射反射率測量儀的原理結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中，1.激光器2.斬光器3.分光鏡4.光電二極管I 5.光電二極管Π 6.光電二極管m 7.前置放大器I 8.前置放大器π 9.前置放大器m 10.鎖相放大器I ιι.鎖相放大器Π 12.鎖相放大器m 13.光學(xué)元件卡具14.光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片15.計(jì)算機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例具體說明本本發(fā)明。
[0017]實(shí)施例1
參見圖1，本發(fā)明的光學(xué)元件透射反射率測量儀，包括激光器1、斬光器2、分光鏡3、光電二極管14、光電二極管Π 5、光電二極管ΙΠ6、前置放大器17、前置放大器Π 8、前置放大器ΙΠ
9、鎖相放大器110、鎖相放大器Π 11、鎖相放大器ΙΠ12、光學(xué)元件卡具13、光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片14和計(jì)算機(jī)15;
所述的激光器I發(fā)出的連續(xù)激光經(jīng)過斬光器2調(diào)制成脈沖激光，調(diào)制后的脈沖激光經(jīng)過分光鏡3分成能量相同的兩束脈沖激光，一束脈沖激光被光電二極管14接收并轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)過前置放大器17放大和鎖相放大器110的再次放大后，直接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)15;
另一束脈沖激光直接照射在放置于光學(xué)元件卡具13上的待測光學(xué)元件上，進(jìn)而產(chǎn)生透射脈沖激光和反射脈沖激光，其中的反射脈沖激光被光電二極管Π 5接收并轉(zhuǎn)換為電信號，前置放大器Π8接收光電二極管Π5產(chǎn)生的電信號并進(jìn)行放大，放大后的電信號經(jīng)過鎖相放大器Π 11后直接傳遞給計(jì)算機(jī)15;
透射脈沖激光被光電二極管me接收并轉(zhuǎn)化為電信號，前置放大器ΙΠ9接收光電二極管me產(chǎn)生的電信號并進(jìn)行放大，放大后的電信號經(jīng)鎖相放大器mi2在再次放大后直接傳遞到計(jì)算機(jī)15。
[0018]所述的光學(xué)元件卡具13用來裝卡待測光學(xué)元件和光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片14，光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片14用于在測量待測光學(xué)元件之前對儀器各放大單元放大倍數(shù)的標(biāo)定。
[0019]所述的激光器I產(chǎn)生的激光為連續(xù)光，且輸出功率小于等于20毫瓦。
[0020]所述的光電二極管14、光電二極管Π 5和光電二極管ΙΠ6的型號相同。
[0021]所述的鎖相放大器110、鎖相放大器Π 11和鎖相放大器ΙΠ12的型號相同。
[0022]所述的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片14的反射率等于4%。
[0023]將本發(fā)明的光學(xué)元件透射反射率測量儀放置在光學(xué)平臺上，激光器采用輸出波長為532nm的綠光激光器。依次給鎖相放大器110、鎖相放大器Π 11、鎖相放大器ΙΠ12、前置放大器17、前置放大器Π 8、前置放大器ΙΠ9和斬光器上電后開啟計(jì)算機(jī);激光器工作并穩(wěn)定后，根據(jù)光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片的透射和反射率標(biāo)定各放大單元的放大倍數(shù);關(guān)閉激光源并取走光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片，放置待測光學(xué)元件K9玻璃，入射激光與K9玻璃表面成45°角，重新開啟激光器后，根據(jù)鎖相放大器1、鎖相放大器Π和鎖相放大器m輸出的直流電壓，計(jì)算待測光學(xué)元件的透射和反射率，測得透射率為91.523%，反射率為1.029%。
[0024]實(shí)施例2
實(shí)施例2與實(shí)施例1的實(shí)施方式基本相同，主要區(qū)別在于更換一個(gè)反射率3.5%光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片14用于測量待測光學(xué)元件的透射率和反射率。
[0025]本發(fā)明不局限于上述【具體實(shí)施方式】，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光學(xué)元件透射反射率測量儀，其特征在于，包括激光器(I)、斬光器(2)、分光鏡(3)、光電二極管I (4)、光電二極管Π (5)、光電二極管ΙΠ(6)、前置放大器I (7)、前置放大器π (8)、前置放大器m (9)、鎖相放大器I (?ο)、鎖相放大器π (11)、鎖相放大器m( 12)、光學(xué)元件卡具(13)、光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片(14)和計(jì)算機(jī)(15); 所述的激光器(I)發(fā)出的連續(xù)激光經(jīng)過斬光器(2)調(diào)制成脈沖激光，調(diào)制后的脈沖激光經(jīng)過分光鏡(3)分成能量相同的兩束脈沖激光，一束脈沖激光被光電二極管1(4)接收并轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)過前置放大器1(7)放大和鎖相放大器1(10)的再次放大后，直接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)(15); 另一束脈沖激光直接照射在放置于光學(xué)元件卡具(13)上的待測光學(xué)元件上，進(jìn)而產(chǎn)生透射脈沖激光和反射脈沖激光，其中的反射脈沖激光被光電二極管Π (5)接收并轉(zhuǎn)換為電信號，前置放大器Π (8)接收光電二極管Π (5)產(chǎn)生的電信號并進(jìn)行放大，放大后的電信號經(jīng)過鎖相放大器Π (11)后直接傳遞給計(jì)算機(jī)(15);透射脈沖激光被光電二極管ΙΠ (6)接收并轉(zhuǎn)化為電信號，前置放大器m(9)接收光電二極管m(6)產(chǎn)生的電信號并進(jìn)行放大，放大后的電信號經(jīng)鎖相放大器m(12)在再次放大后直接傳遞到計(jì)算機(jī)(15); 所述的光學(xué)元件卡具(13)用來裝卡待測光學(xué)元件和光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片(14)，光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片(14)用于在測量待測光學(xué)元件之前對儀器各放大單元放大倍數(shù)的標(biāo)定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件透射反射率測量儀，其特征在于，所述的激光器(I)產(chǎn)生的激光為連續(xù)激光，且輸出功率小于等于20毫瓦。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件透射反射率測量儀，其特征在于，所述的光電二極管1(4)、光電二極管Π (5)和光電二極管ΙΠ(6)的型號相同。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件透射反射率測量儀，其特征在于，所述的鎖相放大器1(10)、鎖相放大器π (11)和鎖相放大器m(i2)的型號相同。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件透射反射率測量儀，其特征在于，所述的光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片(14)的反射率小于等于4%。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光學(xué)元件透射反射率測量儀，本發(fā)明采用斬光器對激光信號進(jìn)行調(diào)制后經(jīng)分光棱鏡分為參考光和入射光，入射光照射光學(xué)元件產(chǎn)生透射光和反射光，光電二極管采集參考光、透射光和反射光信號并轉(zhuǎn)換為電信號，電信號經(jīng)過前置放大器放大后進(jìn)入鎖相放大器，鎖相放大器輸出與光強(qiáng)成正比的直流電壓，透射光和反射光對應(yīng)的直流電壓與參考光對應(yīng)的直流電壓比對，得到光學(xué)元件的透射率和反射率。本發(fā)明通過設(shè)置光學(xué)標(biāo)準(zhǔn)片，對測量儀信號放大單元的放大倍數(shù)進(jìn)行校正。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，尤其適合在線測量較大尺寸光學(xué)元件的透射率和反射率。
【IPC分類】G01M11/02
【公開號】CN105510005
【申請?zhí)枴緾N201610019864
【發(fā)明人】賈寶申, 呂海兵, 苗心向, 周國瑞, 牛龍飛, 劉昊, 鄒睿, 李可欣
【申請人】中國工程物理研究院激光聚變研究中心
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月13日