一种用于高反射率测量的计算机测控系统技术方案

一种用于高反射率测量的计算机测控系统，包括：光源、空间滤波和望远系统、平凹高反镜、会聚透镜、探测器；其特征在于：还包括一个具有双输入、双输出功能的高速数据采集卡、计算机及相关测量软件；软件控制采集卡两输出通道同步输出方波信号，两输入通道分别工作在采集模式和触发模式下；一路输出方波信号与光源相连，经光路系统及衰荡光腔后由探测器接收并进行光电转换，输出至采集通道；另一路输出方波作为触发信号，与触发通道相连；测量时，由方波下降沿触发采集通道采集衰荡信号，软件在线处理数据，输出测量结果；然后在腔内插入待测平面高反镜，重复上述过程得到待测平面高反镜的反射率；该系统具有结构简单，成本低，可移植性好等优点。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光学元件测量系统，特别涉及一种用于高反射率测量的计算机测 控系统。
技术介绍
随着镀膜技术的发展，镀膜工艺水平不断提高，能镀制的高反镜反射率也越来越高， 同时髙反射率光学元件应用越来越广，对高反镜反射率测量提出了非常高的要求。中国专 利申请号200610165082.0的专利技术专利"高反镜反射率的测量方法"及中国专利申请号 200710098755.X的专利技术专利"基于半导体激光器自混合效应的高反射率测量方法"都提出 了一种以连续半导体激光器作光源的高反射率测量方法，用方波调制连续激光，探测方波 下降沿处关断激光束后的指数衰减信号，并拟合得到衰荡时间，从而得到高反镜反射率， 该方法具有测量精度高、装置简单、成本低等优点。利用上述方法测量反射率， 一方面需要有方波信号源，对连续激光进行调制；另一方 面需采集调制信号下降阶段的探测器输出信号，拟合光腔衰荡时间，计算组成衰荡光腔反 射镜的反射率。通常，函数发生器或者函数发生卡可作为方波信号源，具有触发功能的示 波器或高速数据采集卡可用于方波下降阶段衰减曲线的采集，但由于采用分立的装置，成 本较高，且不利于系统集成。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题克服现有技术的不足，提供一种用于高反射率测量的 计算机测控系统，该系统以一块数据采集卡为基础，利用虚拟仪器技术，同时实现高反射 率测量所霈的方波调制和数据采集处理的功能，使高反射率测控系统的结构得到了简化， 也降低了系统成本。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是 一种用于高反射率测量的计算机测控 系统，它包括光源l、空间滤波和望远系统2、平凹高反镜3， 4、会聚透镜5、探测器6， 其特征在于它还包括一个具有双输入、双输出功能的高速数据采集卡7、计算机8;高速数据釆集卡7经PCI总线与计算机8通讯，计算机8通过软件控制高速数据采集卡7两输出通道 Al和A2同步输出方波信号，并设置其两输入通道B1和B2分别工作在触发模式和采集模式下； 高速数据采集卡7的第一路输出通道Al与光源1相连，高速数据采集卡7的处于采集模式下的输入通道B2与探测器6相连，用于釆集第一路输出通道Al输出的方波信号经平凹高反镜3，4组成的衰荡光腔后出射并经探测器6转换后的电信号；高速数据采集卡7的第二路输出通道 A2输出的方波信号作为触发信号，与高速数据采集卡7处于触发模式下的输入通道Bl相连。未插入待测平面高反镜9时，将所述平凹高反镜3， 4凹面相对构成直腔；插入待测平面 高反镜9后，调节平凹高反镜3， 4形成折叠腔。所述的一种用于高反射率测量的计算机测控系统，其特征在于光源1采用连续半导体激 光器。所述的一种用于高反射率测量的计算机测控系统，其特征在于空间滤波和望远系统2由 两块透镜和一针孔组成，用于将光源1输出的激光束整形成基模并与光腔模式匹配。所述的一种用于高反射率测量的计算机测控系统，其特征在于两块相同的、凹面镀高反 膜的平凹高反镜3， 4的反射率大于99%。所述的一种用于高反射率测量的计算机测控系统，其特征在于插入待测平面高反镜后，形成折叠腔的角度为1°到85°。本技术由于采用以上技术方案具有以下优点(1)提高高反射率测量系统的集成 度，仅由一台计算机和一块高速数据采集卡实现了函数发生器和示波器的功能，降低系统 成本，减少测试系统占用空间；(2)测量效率高，直接由计算机软件控制方波信号的产生 和数据采集，二者并行工作，同时对所采集的数据进行实时处理，效率较高，可实现每秒 15组以上衰荡信号的采集和处理，有利于实现多次重复测量，提高测量精度；(3)可移植 性好，对程序进行适当修改即可移植到其它需要同时调制信号和采集数据的应用中。附图说明图1为本技术的一种直腔测量实施例的示意图； 图2为本技术的一种折叠腔构型的示意图； 图3为本技术测量软件流程图； 图4为本技术测量软件界面；图中1、光源，2、空间滤波和望远系统，3和4、平凹高反镜，5、会聚透镜，6、探 测器，7、高速数据采集卡，8、计算机，9、待测平面高反镜。具体实施方式以下结合附图给出本技术在高反射率测量应用中的一个具体实施例。 如图l所示， 一种用于高反射率测量的计算机测控系统，由光源l、空间滤波和望远系 统2、平凹高反镜3， 4、会聚透镜5、探测器6、高速数据采集卡7和计算机8及相关测量 软件组成；Al、 A2为高速数据采集卡两输出通道，Bl、 B2为高速数据采集卡两输入通道;图中的粗线表示光路，细线表示信号线相连。高速数据采集卡7经PCI总线与计算机8通讯，计算机软件控制采集卡两输出通道Al、 A2同步输出方波信号，并设置两输入通道B1、 B2分别工作在触发模式和采集模式下；高速数 据采集卡7的输出方波信号Al与光源1相连，对半导体激光器激励电流或电压进行方波调制， 调制后的光束经空间滤波和望远系统2进入由两块相同的、凹面镀高反膜的平凹高反镜3， 4凹面相对构成的直腔，激光束在腔内多次反射后输出，经透镜5会聚后由探测器6接收， 探测器6将光信号转换成电信号，并输出到高速数据采集卡7的处于采集模式下的输入通 道B2，用于采集指数衰减信号；高速数据采集卡7的另一路输出方波信号A2与高速数据 采集卡7的处于触发模式下的输入通道BI相连；测量时，由输出方波信号A2的下降沿触发 并控制处于采集模式下的输入通道B2采集光腔衰荡信号，由高速数据采集卡记录衰荡信号， 并送入计算机8，由计算机程序按单指数衰减函数;^^^exp(-z/r,) + S拟合得到直腔衰荡时间H,再由及-exp(-i/cr,)或及-l-i/",计算得到腔镜反射率R，其中c为光速，L为腔长；然后在腔内插入待测平面高反镜9，调节平凹高反镜3和4，构成折叠腔，如图2所示；类似 于直腔测量过程，由高速数据采集卡7记录输出方波信号A2下降沿断激光束后探测器6 输出的折叠腔指数衰减信号，并送入计算机8按单指数衰减函数y-^^exp(-'/乙)+ B拟合得 到折叠腔衰荡时间t2，若插入待测镜时保持腔长L不变，则待测镜反射率由 ^二exp(丄/",-Z/"2)计算；若插入待测镜时腔长变为^ ，则待测镜反射率由& -exp"/^-A/c7。计算；可测得任意反射率大于99%的平面高反镜的反射率。光源1采用连续半导体激光器，空间滤波和望远系统2由两块透镜和一针孔组成，用 于将光源1输出的激光束整形成基模并与光腔模式匹配，两块相同的、凹面镀高反膜反射 率大于99%的平凹高反镜3、 4凹面相对构成直腔；高速数据釆集卡7同时实现生成方波和 数据采集的功能，而且由调制信号的同步输出作为数据采集的触发，保证系统能够准确的 捕获到调制信号下降阶段的指数衰减信号；测量软件基于LabVIEW虚拟仪器软件设计平台 编写，程序编写按照方波信号产生、数据采集处理两大功能进行。方波信号的产生主要利用髙速数据采集卡的D/A转换功能，程序首先对高速数据采集 卡输出通道的参数进行初始化，设置双通道同步输出；然后按光源调制信号的幅度、频率、 占空比等要求生成仿真模拟方波信号数据，并将该数据按公式/ ^^f^2^^"7^^进行转换，送入高速数据采集卡缓存；而后执行"开始D/A转换"的命令，此时采集卡硬件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于高反射率测量的计算机测控系统，它包括：光源（１）、空间滤波和望远系统（２）、平凹高反镜（３），（４）、会聚透镜（５）、探测器（６），其特征在于：它还包括一个具有双输入、双输出功能的高速数据采集卡（７）、计算机（８）；高速数据采集卡（７）经ＰＣＩ总线与计算机（８）通讯，计算机（８）通过软件控制高速数据采集卡（７）两输出通道Ａ１和Ａ２同步输出方波信号，并设置其两输入通道Ｂ１和Ｂ２分别工作在触发模式和采集模式下；高速数据采集卡（７）的第一路输出通道Ａ１与光源（１）相连，高速数据采集卡（７）的处于采集模式下的输入通道Ｂ２与探测器（６）相连，用于采集第一路输出通道Ａ１输出的方波信号经平凹高反镜（３），（４）组成的衰荡光腔后出射并经探测器（６）转换后的电信号；高速数据采集卡（７）的第二路输出通道Ａ２输出的方波信号作为触发信号，与高速数据采集卡（７）处于触发模式下的输入通道Ｂ１相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李斌成，韩艳玲，龚元，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：实用新型
国别省市：51[中国|四川]