高反射比、高透射比光学测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高反射比、高透射比光学测量装置，属于光学计量测试领域。该装置包括光源组件，激光稳功率单元，含有楔形分束镜和陷阱探测器的监视系统，含有积分球探测器的探测系统及装有测量软件包的计算机；光源组件输出的激光经激光稳功率单元后形成不稳定性小于０．０１％的稳定光束，该光束被楔形分束镜分成两束光，一束光由陷阱探测器接收，另一束光经被测样品后由积分球探测器接收，陷阱探测器和积分球探测器的输出送入计算机；计算机对接收的信号进行相应的处理，最终给出被测样品反射比或透射比的测量结果。本发明专利技术解决了光学元件高反射比和高透射比的精确测量问题，其测量范围为９９．５％～９９．９９％，具有测量准确度高，重复性好，应用前景广的特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学计量测试领域，涉及一种光学测量装置，尤其涉及一种以单次反 射测量法为基础，并结合激光稳功率技术、双光路测量技术以及精密探测技术的高反射比、 高透射比光学测量装置。
技术介绍
反射比和透射比是评价光学元件、光学薄膜等光学性能的重要参数。随着科学技 术的不断进步与发展，激光技术和光学薄膜技术得到迅速的发展，特别是近年来激光陀螺 等高新技术工程的出现，对激光光学元件的反射比和透射比要求越来越高，已高于99. 95% (高于95. 00 %的被称为高反射比、高透射比)。但是，目前国内缺乏有效手段来进行和保证 高反射比、高透射比这两个参数测量的准确性和可靠性。目前，高反射比测量方法主要采用的是单次反射法、二次反射法、多次反射法、光 腔衰荡法及差动法等，而高透射比是采用分光光度计进行测量。国内现有的成型计量测试 手段，在高反射比测量方面大部分是在分光光度计上配以绝对反射附件进行，测量不确定 度为1.0%，分辨率和准确度对于反射比大于99.0%的高反射比已不能给出准确结果。在 高透射比测量方面是采用分光光度计进行测量，对于透射比大于99. 0%的高透射比也不能 给出准确结果。因此，目前使用的方法不适合高精度高反射比、高透射比的测量。国外除了使用分光光度计法进行光学元件反射比、透射比测量之外，据《Rev Sci Instrum))文献第59卷报道，0’ keefe和Deacon采用光腔衰荡光谱方法进行光学元件高反 射比测量，即利用光腔衰荡光谱法，采用直型和折叠型光腔相结合的复合衰荡光腔，能精确 测量C0IL(氧碘化学激光)腔镜的实际高反射比，且装置简单，对工作环境要求低，有希望 发展成为现场检测手段。但这种测量方法仅适用于脉冲激光源，只能用来测量真空中腔镜 的反射比，并且与光学元件的使用条件还有一定差别。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，针对现有技术中光学元件的高反射比、高透射比不 能准确测量的问题，提供一种高反射比、高透射比光学测量装置，具体地说，该测量装置以 单次反射测量法为基础，并结合激光稳功率技术、双光路测量技术以及精密探测技术，从而 实现对光学元件的高反射比、高透射比进行测量。为解决上述技术问题，本专利技术提供的高反射比、高透射比光学测量装置包括光源 组件、激光稳功率单元、含有第二楔形分束镜和陷阱探测器的监视系统、含有电动快门、积 分球探测器和电动转台的探测系统及内置有测量软件包的计算机，陷阱探测器安装在第 一五维可调支架上，积分球探测器通过第二五维可调支架安装在电动转台上，被测样品独 立安装在样品支架上；所述光源组件发出的激光束由所述激光稳功率单元进行功率稳定， 其出射的稳定光束由所述第二楔形分束镜分成两束光，一束光由所述陷阱探测器接收，另 一束光经所述被测样品后由所述积分球探测器接收，陷阱探测器和积分球探测器均将光信号转换成电信号后送入所述计算机中；所述测量软件包含有硬件控制模块、页面模块、信号 采集模块、计算模块、存储模块和输出模块所述硬件控制模块的功能是，控制所述电动快 门的打开或关闭，控制所述电动转台的转动，同步触发所述积分球探测器和所述陷阱探测 器探测背景信号或测量信号；所述页面模块的功能是在计算机屏幕上显示功能按钮组、转 台运动控制栏目、信号采集显示栏目和测试结果显示栏目，并结合转台运动控制栏目接收 的测试参数和功能按钮组接收的透射/反射测量模式按钮命令，按照透射比测量或反射比 测量所对应的时序调用所述硬件控制模块完成对所述电动快门、电动转台、积分球探测器 和陷阱探测器的控制；所述信号采集模块的功能是根据功能按钮组接收的采集按钮命令， 同步采集所述积分球探测器和所述陷阱探测器输出的背景信号或测量信号，并以曲线方式 在所述信号采集显示栏目中实时显示；所述计算模块的功能是依据所述信号采集模块采集 的数据，计算所述被测样品单次测量的反射比和透射比P = (V1-V) (V0' -V' )/(V0-V) (V1' -V' ) (1)τ = (V1-V) (V0' -V' )/(V0-V) (V1' -Ψ ) (2)其中，V、V'分别为积分球探测器和陷阱探测器采集的背景信号，V0, V' ^分别为 无被测样品时积分球探测器和陷阱探测器采集的测量信号，V1, V' i分别为有被测样品时 积分球探测器和陷阱探测器采集的测量信号；之后，计算η次测量结果的平均值并作为被测样品的最终反射比和透射比测量结果，同时计算测量结果的不确定度，η = 1、2........N，且8 < NS 20 ；将测量获得的最终反射比和透射比以及不确定度送入所述测试结果显示 栏目显示；所述存储模块的功能是根据所述功能按钮组接收的存储按钮命令，以文本文件 形式对原始数据和测量结果进行保存；所述输出模块的功能是根据所述功能按钮组接收的 打印按钮命令，调用存储模块中的数据以打印方式输出测量数据和最终测量结果。根据本专利技术，所述激光稳功率单元包括含有电光晶体的电光调制器、偏振片、显微 物镜、针孔光阑、准直透镜、可变光阑、第一楔形分束镜、反馈探测器和激光稳功率控制器； 由激光组件出射的激光束经由电光晶体透射，该透射光束经偏振片转换成线偏振光后，由 显微物镜会聚在针孔光阑上并形成多个明暗清晰的衍射圆环，这些衍射圆环再经过准直透 镜准直后，由可变光阑在第一级暗环处滤掉中心圆斑外的所有衍射圆环，第一楔形分束镜 将可变光阑透过的光滑高斯分布激光束分成两束，一束反射光通过反馈探测器反馈给激光 稳功率控制器，另一束光透射到所述监视系统中，激光稳功率控制器根据反馈信号调整电 光晶体的透过率，以使进入所述监视系统和所述探测系统的激光束功率稳定。根据本专利技术，所述电光晶体的波长范围为350nm llOOnm，所述第一楔形分束镜 的工作面上镀制有分光膜，该分光膜的反射率为10 %，透过率为90 % ；当所述激光组件选用 He-Ne激光器时，所述显微物镜选用放大倍率为IOx的显微物镜，所述针孔光阑选用孔径为 25 μ m的针孔光阑；当所述激光组件选用YAG激光器时，所述显微物镜选用放大倍率为20x 的显微物镜，所述针孔光阑选用孔径为50μπι的针孔光阑。根据本专利技术，所述陷阱探测器采用三片反射式陷阱探测器。本专利技术的整体技术效果体现为(一 )本专利技术在单次反射测量法的基础上，结合激光稳功率技术、精密探测技术以 及双光路测量技术，实现了对光学元件的高反射比、高透射比的测量，从而解决了光学元件 高于99.0%的反射比、透射比的测量难题，而且使用方便、快捷、省力。(二)本专利技术利用双光路测量技术，使监视系统的陷阱探测器和探测系统的积分 球探测器同时采集信号，用于对测量结果的修正，以减小由于激光输出功率的不稳定对测量结果的影响。(三)本专利技术中所采用的激光稳功率单元，根据不同的测量波长，对显微物镜的放 大倍率和针孔光阑的直径进行了合理匹配，可使本专利技术中激光测试光束的功率不稳定性小 于 0. 01%。(四)本专利技术中的监视探测系统采用了三片反射式陷阱探测器作为监视系统的探 测器，这种探测器的总反射率大很低，而且探测器的光电转换效率和响应度相比单个探测 器有明显提高；同时，本专利技术还采用积分球探测器作为探测系统的探测器，这种探测器不仅 降低了测量光束光能分布的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高反射比、高透射比光学测量装置，包括光源组件［１］、激光稳功率单元［２］、含有电动快门［４－１］、积分球探测器［４－２］和电动转台［４－３］的探测系统［４］及内置有测量软件包的计算机［５］，其特征在于：还包括含有第二楔形分束镜［３－１］和陷阱探测器［３－２］的监视系统［３］，所述陷阱探测器［３－２］安装在第一五维可调支架上，所述积分球探测器［４－２］通过第二五维可调支架安装在所述电动转台［４－３］上，被测样品［６］独立安装在样品支架上；所述光源组件［１］发出的激光束由所述；所述输出模块的功能是根据所述功能按钮组接收的打印按钮命令，调用存储模块中的数据以打印方式输出测量数据和最终测量结果。激光稳功率单元［２］进行功率稳定，其出射的稳定光束由所述第二楔形分束镜［３－１］分成两束光，一束光由所述陷阱探测器［３－２］接收，另一束光经所述被测样品［６］后由所述积分球探测器［４－２］接收，陷阱探测器［３－２］和积分球探测器［４－２］均将光信号转换成电信号后送入所述计算机［５］中；所述测量软件包含有硬件控制模块、页面模块、信号采集模块、计算模块、存储模块和输出模块：所述硬件控制模块的功能是，控制所述电动快门［４－１］的打开或关闭，控制所述电动转台［４－３］的转动，同步触发所述积分球探测器［３－２］和所述陷阱探测器［４－２］探测背景信号或测量信号；所述页面模块的功能是在计算机屏幕上显示功能按钮组、转台运动控制栏目、信号采集显示栏目和测试结果显示栏目，并结合转台运动控制栏目接收的测试参数和功能按钮组接收的透射／反射测量模式按钮命令，按照透射比测量或反射比测量所对应的时序调用所述硬件控制模块完成对所述电动快门［４－１］、电动转台［４－３］、积分球探测器［４－２］和陷阱探测器［３－２］的控制；所述信号采集模块的功能是根据功能按钮组接收的采集按钮命令，同步采集所述积分球探测器［４－２］和所述陷阱探测器［３－２］输出的背景信号或测量信号，并以曲线方式在所述信号采集显示栏目中实时显示；所述计算模块的功能是依据所述信号采集模块采集的数据，计算所述被测样品［６］单次测量的反射比和透射比：ρ＝（Ｖ↓［１］－Ｖ）（Ｖ↓［０］′－Ｖ’）／（Ｖ↓［０］－Ｖ）（Ｖ↓［１］′－Ｖ′）（１）τ＝（Ｖ↓［１］－Ｖ）（Ｖ↓［０］′－Ｖ′）／（Ｖ↓［０］－Ｖ）（Ｖ↓［１］′－Ｖ′）（２）其中，Ｖ、Ｖ′分别为积分球探测器和陷阱探测器采集的背景信号，Ｖ↓［０］、...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯西旗，范纪红，秦艳，杨斌，俞兵，李宏光，
申请(专利权)人：中国兵器工业第二〇五研究所，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]