專利名稱：一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法，特別涉及一種測(cè)量高反射率薄膜在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法。
背景技術(shù)：
隨著高功率激光技術(shù)及其應(yīng)用范圍的日益擴(kuò)大，高反射率光學(xué)薄膜反射性能的重要性日益突出，以致反射率已成為光學(xué)薄膜不可缺少的性能指標(biāo)。在復(fù)雜的大型激光系統(tǒng)中，高反射率光學(xué)元件的抗高功率激光輻照能力及其在高功率激光輻照下的性能穩(wěn)定性與激光系統(tǒng)能否正常運(yùn)行密切相關(guān)。只有定量地測(cè)出光學(xué)薄膜在高功率激光輻照下的反射率，才有可能為進(jìn)一步提高光學(xué)薄膜質(zhì)量開(kāi)展相應(yīng)的研究工作，其在高功率輻照環(huán)境中的反射率直接反應(yīng)光學(xué)元件質(zhì)量的高低，因而對(duì)光學(xué)薄膜反射率在高功率輻照環(huán)境中的測(cè)試也就成了亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。對(duì)于反射率大于99. 9%的光學(xué)元件反射率測(cè)量主要基于光腔衰蕩技術(shù)(李斌成，龔元；光腔衰蕩高反射率測(cè)量綜述，《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》，2010，47 =021203 ； Angela Duparre, Detlev Ristau ；Optical Interference Coatings 2010 Measurement Problem, App 1. Opt.，2010，50 :C172)。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?8114152. 8的發(fā)明專利“一種反鏡高反射率的測(cè)量方法”，采用脈沖激光系統(tǒng)作光源。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?006100112M. 9的發(fā)明專利“一種高反鏡反射率的測(cè)量方法”、中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00610165082.0的發(fā)明專利“高反鏡反射率的測(cè)量方法”、中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00710098755. X的發(fā)明專利“基于半導(dǎo)體自混合效應(yīng)的高反射率測(cè)量方法”、中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810102778.8的發(fā)明專利“基于頻率選擇性光反饋光腔衰蕩技術(shù)的高反射率測(cè)量方法”以及中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00810055635. 4的發(fā)明專利 “一種用于測(cè)量高反射率的裝置”均使用連續(xù)光腔衰蕩技術(shù)測(cè)量高反射率。光腔衰蕩技術(shù)解決了高反射率光學(xué)元件反射率測(cè)量的問(wèn)題，其反射率測(cè)量范圍為98% 99. 9999%甚至更尚ο上述各種測(cè)量方法對(duì)光學(xué)薄膜反射率的測(cè)量都是在相對(duì)較弱的激光測(cè)試環(huán)境中， 所測(cè)得的反射率結(jié)果不能反映光學(xué)元件在實(shí)際高功率激光輻照運(yùn)行環(huán)境中的情況。為了能更好的評(píng)估高反射光學(xué)薄膜在高功率激光輻照環(huán)境中的在線工作性能，發(fā)展一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法和裝置是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有高反射光學(xué)薄膜反射率測(cè)量方法的不足， 提出了一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法，該方法可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在高功率激光輻照下反射率的實(shí)時(shí)變化情況，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是根據(jù)光腔衰蕩技術(shù)理論，首先由高反射鏡組成一個(gè)初始光學(xué)諧振腔，測(cè)量初始光學(xué)諧振腔輸出光腔衰蕩信號(hào)，按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合出初始光學(xué)諧振腔中探測(cè)激光束衰蕩時(shí)間。然后在初始光學(xué)諧振腔中插入待測(cè)光學(xué)元件，構(gòu)成一個(gè)測(cè)試光學(xué)諧振腔，用輻照激光照射待測(cè)光學(xué)元件，并不斷增加輻照激光的能量密度或照射時(shí)間或總輻照脈沖次數(shù)，同時(shí)監(jiān)測(cè)測(cè)試光學(xué)諧振腔中探測(cè)激光束的衰蕩時(shí)間。通過(guò)測(cè)試光學(xué)諧振腔中探測(cè)激光束衰蕩時(shí)間的變化和初始光學(xué)諧振腔中探測(cè)激光束的衰蕩時(shí)間即可計(jì)算出待測(cè)光學(xué)元件反射率的實(shí)時(shí)變化情況。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下(1)由與待測(cè)光學(xué)元件同波段的高反射鏡組成一個(gè)初始光學(xué)諧振腔，將探測(cè)激光束入射到初始光學(xué)諧振腔，記錄初始光學(xué)諧振腔輸出的光腔衰蕩信號(hào)，按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合出探測(cè)激光束的衰蕩時(shí)間^。(2)將待測(cè)光學(xué)元件插入初始光學(xué)諧振腔，構(gòu)成測(cè)試光學(xué)諧振腔。然后將輻照激光束按使用角度并聚焦到待測(cè)光學(xué)元件表面探測(cè)激光束位置，改變輻照激光束能量密度或輻照時(shí)間或輻照脈沖次數(shù)。同時(shí)記錄測(cè)試光學(xué)諧振腔輸出的光腔衰蕩信號(hào)，按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合出不同輻照激光束能量密度或輻照時(shí)間或總輻照脈沖次數(shù)下探測(cè)激光束的衰蕩時(shí)間τ (η)，其中η代表輻照激光束能量密度或輻照時(shí)間或輻照脈沖次數(shù)。(3)由τ ^和τ (η)計(jì)算出不同輻照激光束能量密度或輻照時(shí)間或總輻照脈沖次數(shù)下待測(cè)光學(xué)元件的反射率R(η)，待測(cè)光學(xué)元件反射率實(shí)時(shí)變化量= Rtl-R(Ii)，其中Rtl 為η = 0即輻照激光束未開(kāi)啟時(shí)待測(cè)光學(xué)元件反射率。所述的初始光學(xué)諧振腔和測(cè)試光學(xué)諧振腔通過(guò)如下兩種組合方式之一實(shí)現(xiàn)(1)兩塊相同的平凹高反射鏡凹面相對(duì)垂直于光軸放置組成穩(wěn)定的初始光學(xué)諧振腔，探測(cè)激光束從第一塊平凹高反射鏡中心沿光軸進(jìn)入初始光學(xué)諧振腔，垂直入射到第二塊平凹高反射鏡；保持第一塊平凹高反射鏡位置不動(dòng)，在兩平凹高反射鏡之間加入待測(cè)光學(xué)元件，探測(cè)激光束透過(guò)第一塊平凹高反射鏡后入射到待測(cè)光學(xué)元件，入射角為待測(cè)光學(xué)元件使用角度，反射光垂直入射到第二塊平凹高反射鏡，構(gòu)成測(cè)試光學(xué)諧振腔；(2)由兩塊相同的平凹高反射鏡和一塊平面高反射鏡構(gòu)成穩(wěn)定的初始光學(xué)諧振腔，平面高反射鏡為入射腔鏡且傾斜于光軸放置，探測(cè)激光束沿光軸從該平面高反射鏡透射后垂直入射到垂直于光軸放置的第一塊平凹高反射鏡，探測(cè)激光束被第一塊平凹高反射鏡反射后按原路返回至平面高反射鏡，然后又被平面高反射鏡再次反射，反射光垂直入射到第二塊平凹雙波長(zhǎng)高反射鏡；在初始光學(xué)諧振腔的第二塊平凹高反射鏡和平面高反射鏡之間插入待測(cè)光學(xué)元件，探測(cè)激光束透過(guò)平面高反射鏡后，先后經(jīng)過(guò)第一塊平凹高反射鏡和平面高反射鏡后，入射到待測(cè)光學(xué)元件，入射角為待測(cè)光學(xué)元使用角度，從待測(cè)光學(xué)元反射的探測(cè)激光束垂直入射到第二塊平凹高反射鏡，構(gòu)成測(cè)試光學(xué)諧振腔。所述組成光學(xué)諧振腔的兩塊平凹高反射鏡、平面高反射鏡和待測(cè)光學(xué)元件在探測(cè)激光束輸出波長(zhǎng)處反射率均大于98%。所述光學(xué)諧振腔為穩(wěn)定腔或共焦腔，光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)L滿足0 < L < 2r，其中r為平凹高反射鏡凹面的曲率半徑。所述探測(cè)激光束可以是連續(xù)光束或脈沖光束。所述輻照激光束可以是連續(xù)光束或脈沖光束。所述待測(cè)光學(xué)元件可置于二維位移平臺(tái)上，通過(guò)移動(dòng)二維位移平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)待測(cè)光學(xué)元件反射率變化的二維成像測(cè)試。所述待測(cè)光學(xué)元件反射率計(jì)算公式為:R(n) = exp(L0/c T0-Vc τ (η))，其中L0 為初始光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)，L1為測(cè)試光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)，c為光速。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)的方法，該方法可以在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)薄膜在高功率激光輻照下反射率的變化情況。適用于各波段高反射光學(xué)薄膜在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的監(jiān)測(cè)，且測(cè)量結(jié)果不受探測(cè)激光束功率波動(dòng)的影響，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。同時(shí)該方法具有快速，準(zhǔn)確，高靈敏度，實(shí)時(shí)在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的基于“Ζ”型測(cè)試光學(xué)諧振腔的測(cè)量裝置示意圖；圖2為本發(fā)明的與“Ζ”型測(cè)試光學(xué)諧振腔對(duì)應(yīng)的“V”型的初始光學(xué)諧振腔測(cè)量裝置示意圖；圖3為本發(fā)明的基于折疊型測(cè)試光學(xué)諧振腔的測(cè)量裝置示意圖；圖4為本發(fā)明的與折疊型測(cè)試光學(xué)諧振腔對(duì)應(yīng)的直型初始光學(xué)諧振腔測(cè)量裝置示意圖；圖5為本發(fā)明的待測(cè)光學(xué)元件在高功率激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1所述的系統(tǒng)描述本發(fā)明的一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的測(cè)量方法。圖1中1為探測(cè)激光光源、2和21為可見(jiàn)輔助光源、3和 22為反射鏡、4和23為雙光束分光鏡、5和6為平凹高反射鏡、7為平面高反射鏡、8為聚焦透鏡、9為待測(cè)光學(xué)元件、10為光電探測(cè)器、11為數(shù)據(jù)采集卡、12為計(jì)算機(jī)、13為高功率輻照激光光源、14為可變衰減器、15為光束整形單元、16為聚焦系統(tǒng)、17和18為分光鏡、19為光束診斷單元、20為激光能量/功率計(jì)，其中平凹高反射鏡6為輸出腔鏡，所述的平凹高反射鏡5和6均為凹面鍍有高反射光學(xué)薄膜，圖中粗線為光路，細(xì)線為連接線。探測(cè)激光光源1選用脈沖激光器或連續(xù)半導(dǎo)體激光器，在選用連續(xù)半導(dǎo)體激光器時(shí)，采用方波調(diào)制輸出。“Ζ”型測(cè)試光學(xué)諧振腔由平面高反射鏡7、平凹高反射鏡5和6以及待測(cè)光學(xué)元件9組成，它們?cè)谔綔y(cè)激光光源1輸出波長(zhǎng)處的反射率均大于98%，“Ζ”型光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)L1滿足0 < L1 < 2r，其中r為平凹高反射鏡5和6凹面的曲率半徑，平面高反射鏡7為入射腔鏡且傾斜于光軸放置，平凹高反射鏡6為輸出腔鏡。探測(cè)激光光源1輸出探測(cè)激光束從平面高反射鏡7透射后垂直入射到垂直于光軸放置的平凹高反射鏡6，探測(cè)激光束被平凹高反射鏡6反射后按原路返回至平面高反射鏡7，然后又被平面高反射鏡 7再次反射，反射光入射到待測(cè)光學(xué)元件9，待測(cè)光學(xué)元件9的反射光垂直入射到平凹高反射鏡5。從輸出腔鏡即平凹高反射鏡6輸出的探測(cè)激光束由聚焦透鏡8聚焦到光電探測(cè)器 10，光電探測(cè)器10探測(cè)測(cè)試光學(xué)諧振腔輸出的光腔衰蕩信號(hào)，光電探測(cè)器10輸出的電信號(hào)由數(shù)據(jù)采集卡11記錄并輸出計(jì)算機(jī)12存儲(chǔ)及處理。圖2給出了與“Z”型測(cè)試光學(xué)諧振腔對(duì)應(yīng)的“V”型初始光學(xué)諧振腔，由平凹高反射鏡5和6以及平面高反射鏡7組成，它們?cè)谔綔y(cè)激光光源1輸出波長(zhǎng)處的反射率均大于98%，“V”型初始光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)Ltl滿足0 < Ltl < 2r，其中r為平凹高反射鏡5和6凹面的曲率半徑。探測(cè)激光光源1輸出探測(cè)激光束透過(guò)垂直于光軸放置的平凹高反射鏡5，透射光入射到平面高反射鏡7，被平面高反射鏡7反射，反射光垂直入射到平凹高反射鏡6。從輸出腔鏡即平凹高反射鏡6輸出的探測(cè)激光束由聚焦透鏡8聚焦到光電探測(cè)器10，光電探測(cè)器10探測(cè)光學(xué)諧振腔輸出的光腔衰蕩信號(hào)。高功率輻照激光光源13輸出光束通過(guò)可變衰減器14調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后經(jīng)光束整形單元15整形，由聚焦系統(tǒng)16聚焦到待測(cè)光學(xué)元件9表面，輻照激光束和探測(cè)激光束在待測(cè)光學(xué)元件9表面上的光斑位置重合。分光鏡17和18在高功率輻照激光光源13輸出光波長(zhǎng)處有高透過(guò)率(T > 95% )，分光鏡17和18分別將小部分高功率輻照激光光源13輸出光分束到和激光能量/功率計(jì)20。高功率輻照激光光源13可以是連續(xù)激光或脈沖激光，通過(guò)激光能量/功率計(jì)20和光束診斷單元19算出聚焦到待測(cè)光學(xué)元件9表面的輻照激光能量或能量密度或功率密度，通過(guò)計(jì)算機(jī)12可以得到高功率輻照激光光源13的輻照時(shí)間和總輻照脈沖次數(shù)。在探測(cè)激光束光源1為方波調(diào)制的連續(xù)半導(dǎo)體激光器時(shí)，在入射探測(cè)激光束被快速關(guān)斷時(shí)即在調(diào)制方波下降沿，初始(測(cè)試)光學(xué)諧振腔輸出信號(hào)中形成一個(gè)光腔衰蕩信號(hào)；在探測(cè)激光光源1為脈沖激光器時(shí)，入射到初始(測(cè)試)光學(xué)諧振腔的每一個(gè)脈沖都會(huì)在初始(測(cè)試)光學(xué)諧振腔輸出信號(hào)中形成一個(gè)光腔衰蕩信號(hào)?？梢?jiàn)輔助光源2和21、反射鏡3和22以及雙光束分光鏡4和23用于當(dāng)探測(cè)激光光源1和高功率輻照激光光源13 為不可見(jiàn)光時(shí)輔助光路調(diào)節(jié)。若探測(cè)激光光源1和高功率輻照激光光源13為可見(jiàn)光時(shí)，則不需要可見(jiàn)輔助光源2和21、反射鏡3和22以及雙光束分光鏡4和23。具體實(shí)施過(guò)程如下首先，在“V”初始光學(xué)諧振腔情況下，將光電探測(cè)器10探測(cè)的初始光學(xué)諧振腔輸出光腔衰蕩信號(hào)按單指數(shù)衰減函數(shù)I (t) = Ciexp ("t/ τ 0) +C2 (C1, C2為常系數(shù))擬合出“V” 型初始光學(xué)諧振腔情況下探測(cè)激光束的衰蕩時(shí)間τ 0Ο然后，在“V”型初始光學(xué)諧振腔中插入待測(cè)光學(xué)元件9，構(gòu)成“Ζ”型測(cè)試光學(xué)諧振腔。開(kāi)啟高功率輻照激光光源13，改變高功率輻照激光光源13的能量密度或輻照時(shí)間或總輻照脈沖次數(shù)，與此同時(shí)，光電探測(cè)器10探測(cè)的測(cè)試光學(xué)諧振腔輸出光腔衰蕩信號(hào)，按單指數(shù)衰減函數(shù)I (t) = C3exp(-t/ τ (η))+C4(C3, C4為常系數(shù))擬合出“Ζ”型測(cè)試光學(xué)諧振腔情況下探測(cè)激光束的衰蕩時(shí)間τ (η)，其中η為輻照激光束能量密度或輻照時(shí)間或輻照脈沖次數(shù)。根據(jù)公式R(n) = exp(L0/c τ ^L1A τ (η))計(jì)算出待測(cè)光學(xué)元件在不同輻照激光束能量密度或輻照時(shí)間或總輻照脈沖次數(shù)下的反射率，其中Ltl為初始光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)，L1 為測(cè)試光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)，c為光速。待測(cè)光學(xué)元件9反射率實(shí)時(shí)變化量ΔΙ η = Rtl-R(I1)，其中Rtl為η = 0即高功率輻照激光光源13未開(kāi)啟時(shí)待測(cè)光學(xué)元件9的反射率。圖3給出了折疊型測(cè)試光學(xué)諧振腔的結(jié)構(gòu)示意圖。折疊型測(cè)試光學(xué)諧振腔由平凹高反射鏡5和6以及待測(cè)光學(xué)元件9組成，它們?cè)谔綔y(cè)激光光源1輸出波長(zhǎng)處的反射率均大于98%，折疊型測(cè)試光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)L1滿足0 < L1 < 2r，其中r為平凹高反射鏡5和6 凹面的曲率半徑。探測(cè)激光光源1輸出探測(cè)激光束透過(guò)垂直于光軸放置的平凹高反射鏡5， 透射光入射到待測(cè)光學(xué)元件9，被待測(cè)光學(xué)元件9反射，反射光垂直入射到平凹高反射鏡6。從輸出腔鏡即平凹高反射鏡6輸出的探測(cè)激光束由聚焦透鏡8聚焦到光電探測(cè)器10，光電探測(cè)器10探測(cè)測(cè)試光學(xué)諧振腔輸出的光腔衰蕩信號(hào)。高功率輻照激光光源13輸出光束通過(guò)可變衰減器14調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)后經(jīng)光束整形單元15整形，由聚焦系統(tǒng)16聚焦到待測(cè)光學(xué)元件9表面，輻照激光束和探測(cè)激光束在待測(cè)光學(xué)元件9表面上的光斑位置重合。圖4中給出了與折疊型測(cè)試光學(xué)諧振腔對(duì)應(yīng)的直型初始光學(xué)諧振腔，由平凹高反射鏡5和6組成，凹面相對(duì)垂直于光軸放置。平凹高反射鏡5和6在探測(cè)激光光源1輸出波長(zhǎng)處的反射率均大于98%，初始光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)Ltl滿足0 < Ltl < 2r，其中r為平凹高反射鏡5和6凹面的曲率半徑。探測(cè)激光光源1輸出探測(cè)激光束透過(guò)垂直于光軸放置的平凹高反射鏡5，透射光垂直入射到平凹高反射鏡6。從輸出腔鏡即平凹高反射鏡6輸出的探測(cè)激光束由聚焦透鏡8聚焦到光電探測(cè)器10，光電探測(cè)器10探測(cè)光學(xué)諧振腔輸出的光腔衰蕩信號(hào)。圖5給出了待測(cè)光學(xué)元件9在高功率輻照激光光源13輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的示意圖。當(dāng)η小于1時(shí)(η代表輻照激光束能量密度或輻照時(shí)間或輻照脈沖次數(shù))，待測(cè)光學(xué)元件9的反射率未發(fā)生明顯的變化；當(dāng)η大于Ii1時(shí)，隨著η的增加，待測(cè)光學(xué)元件9的反射率逐漸下降。圖5中η2代表待測(cè)光學(xué)元件9表明光學(xué)薄膜的損失閾值，當(dāng)η達(dá)到η2時(shí)， 待測(cè)光學(xué)元件9表明光學(xué)薄膜被損壞。上述各種測(cè)試結(jié)構(gòu)中，都可將待測(cè)光學(xué)元件9置于二維位移平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)待測(cè)光學(xué)元件9表面多點(diǎn)反射率的掃描測(cè)量?？傊?，本發(fā)明提出了一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的測(cè)量方法，可以測(cè)量從紫外到中遠(yuǎn)紅外的各類高反射光學(xué)薄膜在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化情況。該實(shí)現(xiàn)方法的整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同時(shí)該方法具有快速，準(zhǔn)確，靈敏度高，實(shí)時(shí)在線檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)。
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權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下(1)由與待測(cè)光學(xué)元件同波段的高反射鏡組成一個(gè)初始光學(xué)諧振腔，將探測(cè)激光束入射到初始光學(xué)諧振腔，記錄初始光學(xué)諧振腔輸出的光腔衰蕩信號(hào)，按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合出探測(cè)激光束的衰蕩時(shí)間Ttl ；所述的初始光學(xué)諧振腔有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是由兩塊相同的平凹高反射鏡凹面相對(duì)垂直于光軸放置組成直型初始光學(xué)諧振腔，探測(cè)激光束從第一塊平凹高反射鏡中心沿光軸進(jìn)入，垂直入射到第二塊平凹高反射鏡；另一種是由兩塊相同的平凹高反射鏡和一塊平面高反射鏡構(gòu)成“V”型初始光學(xué)諧振腔，平面高反射鏡為入射腔鏡且傾斜于光軸放置，探測(cè)激光束沿光軸從該平面高反射鏡透射后垂直入射到垂直于光軸放置的第一塊平凹高反射鏡，探測(cè)激光束被第一塊平凹高反射鏡反射后按原路返回至平面高反射鏡，然后又被平面高反射鏡再次反射，反射光垂直入射到第二塊平凹雙波長(zhǎng)高反射鏡；(2)將待測(cè)光學(xué)元件插入初始光學(xué)諧振腔，構(gòu)成測(cè)試光學(xué)諧振腔，然后將輻照激光束按使用角度并聚焦到待測(cè)光學(xué)元件表面探測(cè)激光束位置，改變輻照激光束能量密度或輻照時(shí)間或輻照脈沖次數(shù)，同時(shí)記錄測(cè)試光學(xué)諧振腔輸出的光腔衰蕩信號(hào)，按單指數(shù)衰減函數(shù)擬合出不同輻照激光束能量密度或輻照時(shí)間或總輻照脈沖次數(shù)下探測(cè)激光束的衰蕩時(shí)間 τ (η)，其中η代表輻照激光束能量密度或輻照時(shí)間或輻照脈沖次數(shù)；所述測(cè)試光學(xué)諧振腔有兩種實(shí)現(xiàn)方式，第一種為與步驟(1)中的直型初始光學(xué)諧振腔相對(duì)應(yīng)，保持第一塊平凹高反射鏡位置不動(dòng)，在兩平凹高反射鏡之間加入待測(cè)光學(xué)元件，探測(cè)激光束透過(guò)第一塊平凹高反射鏡后入射到待測(cè)光學(xué)元件，入射角為待測(cè)光學(xué)元件使用角度，反射光垂直入射到第二塊平凹高反射鏡，構(gòu)成折疊型測(cè)試光學(xué)諧振腔；第二種為與步驟(1)中的“V”型初始光學(xué)諧振腔相對(duì)應(yīng)，在第二塊平凹高反射鏡和平面高反射鏡之間插入待測(cè)光學(xué)元件，探測(cè)激光束透過(guò)平面高反射鏡后，先后經(jīng)過(guò)第一塊平凹高反射鏡和平面高反射鏡后，入射到待測(cè)光學(xué)元件，入射角為待測(cè)光學(xué)元使用角度，從待測(cè)光學(xué)元反射的探測(cè)激光束垂直入射到第二塊平凹高反射鏡，構(gòu)成“Ζ”型測(cè)試光學(xué)諧振腔；(3)由τC1和τ (η)計(jì)算出不同輻照激光束能量密度或輻照時(shí)間或總輻照脈沖次數(shù)下待測(cè)光學(xué)元件的反射率R(n)，待測(cè)光學(xué)元件反射率實(shí)時(shí)變化量= Rtl-R(Ii)，其中Rtl為 η = 0即輻照激光束未開(kāi)啟時(shí)待測(cè)光學(xué)元件反射率，所述待測(cè)光學(xué)元件的反射率計(jì)算公式為R(n) = exp(L0/c τ ^L1A τ (η))，其中Ltl為初始光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)，L1為測(cè)試光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)，c為光速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法，其特征在于所述的兩塊平凹高反射鏡、平面高反射鏡和待測(cè)光學(xué)元件在探測(cè)激光束輸出波長(zhǎng)處反射率均大于98%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法，其特征在于所述光學(xué)諧振腔為穩(wěn)定腔或共焦腔，光學(xué)諧振腔腔長(zhǎng)L滿足0 < L< 2r， 其中r為平凹高反射鏡凹面的曲率半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法，其特征在于所述探測(cè)激光束可以是連續(xù)光束或脈沖光束。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法，其特征在于所述輻照激光束可以是連續(xù)光束或脈沖光束。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法，其特征在于所述待測(cè)光學(xué)元件可置于二維位移平臺(tái)上，通過(guò)移動(dòng)二維位移平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)待測(cè)光學(xué)元件反射率變化的二維成像測(cè)試。
全文摘要
一種監(jiān)測(cè)高反射光學(xué)元件在激光輻照下反射率實(shí)時(shí)變化的方法，由與待測(cè)光學(xué)元件同波段的高反射鏡組成一個(gè)初始光學(xué)諧振腔，將探測(cè)激光束入射到該光學(xué)諧振腔，記錄探測(cè)激光束的衰蕩時(shí)間τ0；將待測(cè)光學(xué)元件插入初始光學(xué)諧振腔，構(gòu)成測(cè)試光學(xué)諧振腔。將輻照激光束聚焦到待測(cè)光學(xué)元件表面探測(cè)激光束位置，不斷增加輻照激光能量密度或輻照時(shí)間或輻照脈沖次數(shù)，同時(shí)記錄不同輻照激光能量密度或輻照時(shí)間或輻照脈沖次數(shù)下探測(cè)激光束衰蕩時(shí)間τ(n)，從而可得在不同輻照激光能量密度或輻照時(shí)間或輻照脈沖次數(shù)情況下，待測(cè)高反射光學(xué)元件反射率實(shí)時(shí)變化情況。本發(fā)明簡(jiǎn)單，測(cè)量靈敏度高且實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01M11/02GK102252828SQ20111009794
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者曲哲超, 李斌成, 韓艷玲 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所