【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学材料表征与评估领域。更具体地，涉及一种紧凑型多程激光介质损耗系数测试系统及方法。
技术介绍
1、目前，全固态激光器是一种应用广泛的激光器，它们在工业、医疗和科学研究等领域都有很多的应用。其中，激光器的工作介质是产生激光的关键部件，它的光学性能直接影响激光器的输出功率、波长和光束质量等重要参数。因此，对激光器工作介质的研究和开发对于提高激光器的性能和应用具有重要的意义。
2、现代工业和科研领域需要制造高精度的光学元件和系统，这需要对材料的光学性质进行深入了解和评估。激光器作为重要的应用之一，对其介质的光学性能需要进行准确测试和评估，以提高其性能和稳定性。激光吸收与待测介质的散射系数是材料光学性能的重要参数之一，也是衡量介质适用性的关键指标之一。因此开发一结构简单且具有较高精度的光学材料散射与吸收损耗系数测试系统，对于激光器的设计和制造具有重要的意义。
3、传统的激光吸收与待测介质的散射系数测试方法主要包括激光透过法、激光反射法和激光散射法等。然而，这些方法存在不同的缺陷，例如测试结果缺乏准确性、测试时间较长、需要使用复杂的设备等，这限制了它们在实际生产中的应用。
4、现有申请号为cn102890071a，名称为一种测量激光工作介质散射系数与吸收系数的装置的中国专利文献，公开了一种测量待测介质散射系数与吸收系数的装置，它由测试激光器、积分球、光电探测器、激光功率计及示波器组成测试装置，测试激光器发出的测试激光从入光孔入射，并垂直入射至待测介质一端面，从待测介质另一端面及出光孔出射
5、然而，该装置中激光在激光材料中进行单程传输，激光穿过介质的光程小，难以满足对极低光损耗的待测介质的吸收系数与散射系数的高精度测量。
6、综上所述，在实现本专利技术过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术测量极低损光损耗的待测介质的吸收系数以及散射系数的精度低。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种在待测介质两侧表面分别镀高反膜，从而实现介质内激光的多程传输的紧凑型多程激光介质损耗系数测试系统及方法，以解决现有技术存在的问题中的至少一个。
2、为达到上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
3、本专利技术第一方面提供一种紧凑型多程激光介质损耗系数测试系统，该测试系统包括激光器、第一激光功率计、积分球以及光电探测器，
4、所述积分球上开设有入光孔、出光孔以及探测孔；
5、待测介质相对设置的外表面覆有高反膜，所述入光孔、待测介质和出光孔的位置设置为使得经入光孔入射的激光入射至待测介质并经高反膜多次反射后，经出光孔出射；
6、所述第一激光功率计用于接收经出光孔出射的激光；
7、所述光电探测器用于探测所述积分球内的散射光。
8、优选地，所述测试系统还包括分光镜以及第二激光功率计，
9、所述分光镜用于将所述激光器发射的激光分为第一激光束以及第二激光束；所述第二激光功率计用于接收所述第二激光束，所述经入光孔入射的激光为第一激光束。
10、优选地，所述测试激光器输出中心波长为待测介质的非本征吸收波段。
11、优选地，所述入光孔和所述出光孔位于待测介质同侧。
12、本专利技术第二方面提供了一种根据权利要求1所述的介质损耗系数测试系统测试激光介质损耗系数的方法，所述方法包括：
13、通过第二激光功率计获取从入光孔入射的入射激光功率，并检测激光器稳定性，通过第一激光功率计获取从出光孔出射的出射激光功率，并计算待测介质的总透过率；
14、积分球内不放置待测介质，用入射功率为pi的脉冲激光入射积分球，光电探测器测得此时散射脉冲信号强度为di；
15、积分球内放置待测介质，用入射功率为pi的脉冲激光入射积分球及待测介质，由第一激光功率计测得的经待测介质反射后出射的激光功率ps，光电探测器测得此时散射脉冲信号强度为ds；
16、分别根据ds、di或ps、pi计算待测介质的散射率；
17、基于激光的总透过率、散射率、待测介质入射表面反射率、待测介质的长度以及激光通过待测介质的次数计算待测介质的总损耗系数；
18、基于激光的总透过率、散射率、待测介质入射表面反射率、待测介质的长度、激光通过待测介质的次数以及待测介质的总损耗系数计算待测介质的散射系数；
19、根据待测介质的散射系数以及待测介质的总损耗系数计算待测介质的吸收系数。
20、进一步地，所述计算待测介质的总透过率包括：
21、根据公式1
22、
23、计算待测介质的总透过率tn，其中，pi为入射激光功率，pt为出射激光功率。
24、进一步地，所述计算待测介质的散射率包括：
25、根据公式2
26、
27、计算待测介质的散射率sn，其中，ps为经待测介质反射后出射的激光功率，ds为积分球内放置待测介质时，待测介质散射的散射脉冲信号强度；pi为入射激光的功率，di为积分球内无待测介质时的散射脉冲信号强度。
28、进一步地，所述待测介质的总损耗系数的计算方法包括：
29、根据公式3
30、
31、计算待测介质的总损耗系数a，其中，tn为待测介质的总透过率；rb为待测介质入射表面反射率，rm为待测介质两侧高反膜反射率，l为待测介质的长度，n为激光通过待测介质的次数；
32、进一步的，所述待测介质的散射系数的计算方法包括：
33、根据公式4
34、
35、计算待测介质的散射系数as，其中，sn为待测介质的散射率；rb为待测介质入射表面反射率，rm为待测介质两侧高反膜反射率，l为待测介质的长度，n为激光穿过待测介质的次数，a为待测介质的总损耗系数。
36、进一步地，所述吸收系数的计算方法包括：
37、根据公式5
38、aa＝a-as
39、其中，aa为待测介质的吸收系数，as为待测介质的散射系数，a为待测介质的总损耗系数。
40、本专利技术的有益效果如下：
41、本专利技术在待测介质相对设置的外表面覆有高反膜，从而控制激光在介质内的传输和反射，设计待测介质内实现可调谐激光多程传输，成量级的增大待测介质的散射与吸收损耗，从而实现对于极低光损耗光学材料的散射损耗系数与吸收损耗系数的高精度测量，更好的表征光学材料性能，为待测介质制备方法及参数的改进等提供重要参考。
42、同时相比于现有技术，本申请仅通过在待测介质相对设置的外表面覆有高反膜即可实现可调谐激光多程传输，从而实现对于极低光损耗光学材料的散射损耗系数与吸收损耗系数的高精度测量，可见本专利技术对测试系统的配置要求低，结构简单本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种紧凑型多程激光介质损耗系数测试系统，其特征在于，该测试系统包括激光器、第一激光功率计、积分球以及光电探测器；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试系统还包括分光镜以及第二激光功率计；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试激光器输出中心波长为待测介质的非本征吸收波段。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述入光孔和所述出光孔位于待测介质同侧。
5.一种根据权利要求1所述的介质损耗系数测试系统测试激光介质损耗系数的方法，其特征在于，所述方法包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述计算待测介质的散射率包括：
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述待测介质的总损耗系数的计算方法包括：
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述待测介质的散射系数的计算方法包括：
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述吸收系数的计算方法包括：
【技术特征摘要】
1.一种紧凑型多程激光介质损耗系数测试系统，其特征在于，该测试系统包括激光器、第一激光功率计、积分球以及光电探测器；
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试系统还包括分光镜以及第二激光功率计；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述测试激光器输出中心波长为待测介质的非本征吸收波段。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述入光孔和所述出光孔位于待测介质同侧。
5.一种根据权利要求1所述的介质损耗系数测...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋艳洁，薄勇，郎炳天，彭钦军，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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