專利名稱：一種光學(xué)元件透過率的測(cè)量方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光學(xué)元件透過率的測(cè)量方法及裝置，特別是用于大能量、高重頻紫外脈沖激光的光學(xué)鏡片透過率的測(cè)量方法及其裝置。
背景技術(shù)：
光學(xué)元件透過率是指從光學(xué)元件出射的輻射光通量與投射到該光學(xué)元件的輻射光通量之比，它是光學(xué)元件能量傳輸?shù)闹匾笜?biāo)。由于光學(xué)元件透過率直接地反映了其輻射光通量的損耗與成像質(zhì)量的好壞，所以對(duì)光學(xué)元件的透過率的測(cè)量是非常重要的。
目前常用的測(cè)量光學(xué)元件的激光透過率的方法是單通道測(cè)量法。如圖1所示，采用高穩(wěn)定的固體激光光源，通過測(cè)量出射激光光路上同一位置放置待測(cè)光學(xué)元件前后的功率，由功率比值得到待測(cè)光學(xué)元件透過率。然而，單通道測(cè)量法存在固有的缺點(diǎn)，例如對(duì)于相對(duì)脈沖能量抖動(dòng)σ =±5%的193nm紫外準(zhǔn)分子激光，設(shè)其平均能量為Eavg光學(xué)元件為透鏡，待測(cè)透鏡的真實(shí)透過率為TMal，則激光脈沖能量實(shí)時(shí)測(cè)量值可能是能量最小值Eavg+OminXEavg到最大值Eavg+OmaxXEavg之間的范圍內(nèi)的某一個(gè)值。σ —和σ _為能量偏離平均值系數(shù)σ的最小值和最大值。使用該傳統(tǒng)的單通道測(cè)量法來對(duì)該待測(cè)透鏡的透過率進(jìn)行測(cè)定。例如，在某一極端情況下，未加入待測(cè)透鏡時(shí)測(cè)得能量為O. 95Eavg (或1. 05Eavg，0. 95Eavg是相對(duì)脈沖能量抖動(dòng)σ min = -5%時(shí)σ max = 5%的激光能量抖動(dòng)的下限值Eavg+ σ minXEavg，1. 05Eavg是相對(duì)脈沖能量抖動(dòng)時(shí)的激光的能量抖動(dòng)的上限值Eavg+ σ maxXEavg)，加入待測(cè)透鏡時(shí)測(cè)得能量為1.05EavgXTMal(或O. 95EavgXTMal)，將測(cè)量結(jié)果做比值運(yùn)算，得到的透過率為1. 105TMal(或O. 905Treal)，即較真實(shí)透過率將有約10%的偏差，顯然不同次測(cè)量結(jié)果偏差很大，測(cè)量重復(fù)性無法保證，不滿足測(cè)量要求。另一方面，若已知待測(cè)透鏡的透過率大于ι-1 O |，此時(shí)，加入待測(cè)透鏡前后光能量的變化可能會(huì)淹沒在激光能量抖動(dòng)造成的光能量變化之中。可見，使用傳統(tǒng)的光學(xué)元件透過率測(cè)量方法將難以測(cè)定紫外脈沖激光下光學(xué)元件的透過率。另一種測(cè)量光學(xué)元件透過率的方法是分光光度計(jì)法。該方法采用氫弧燈與鹵鎢燈光源，產(chǎn)生紫外到紅外的寬譜光線，通過單色器分光后得到特定波長(zhǎng)光線，利用光線通過待測(cè)物前后光譜強(qiáng)度變化，得到待測(cè)物的光透過率。因此，雖然這種方法可以精確的測(cè)量光學(xué)元件透過率，但由于其光源為低功率的氫弧燈與鹵鎢燈，光學(xué)元件透過率都是在低功率情況下測(cè)得的，無法判別光學(xué)元件在大能量、高重頻激光脈沖的長(zhǎng)時(shí)間輻照狀態(tài)下的透過率情況。為了解決紫外脈沖激光的光學(xué)元件透過率的測(cè)量難題，亟需開發(fā)一種新的光學(xué)元件透過率測(cè)量方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本專利擬解決在光源本身能量不穩(wěn)定的情況下得出較為精確的透過率值的問題，設(shè)計(jì)合適的光路并優(yōu)化測(cè)量條件，可以在大能量、高重頻條件下實(shí)現(xiàn)光學(xué)元件透過率的高精度測(cè)量。( 二)技術(shù)方案本發(fā)明提出一種光學(xué)元件透過率測(cè)量方法，用于測(cè)量光學(xué)元件對(duì)于特定波長(zhǎng)的激光光束的透過率，該方法包括如下步驟將所述特定波長(zhǎng)的激光光束進(jìn)行分束，得到兩束激光，使之分別通過一個(gè)參考光路和一個(gè)測(cè)量光路；在測(cè)量光路上不放置所述光學(xué)元件，測(cè)量得到通過參考光路的激光光束的能量E1，通過測(cè)量光路的激光能量為E2 ;在測(cè)量光路上放置所述元學(xué)元件，測(cè)量得到通過參考光路的激光光束的能量E/，通過測(cè)量光路的激光能量為E3 ;根據(jù)公式T = E1E3ZiE/ E2計(jì)算該光學(xué)元件的透過率T。本發(fā)明還提出一種光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，用于測(cè)量光學(xué)元件對(duì)于特定波長(zhǎng)的激光光束的透過率，該裝置包括用于產(chǎn)生該特定波長(zhǎng)的激光光束的激光產(chǎn)生裝置，該光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置還包括分束器、第一光探測(cè)器和第二光探測(cè)器，所述分束器用于將所述激光產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的激光分成兩束，一束通過一個(gè)測(cè)量光路，另一束通過一個(gè)參考光路；所述第一、第二探測(cè)器用于測(cè)量投射其上的激光光束的能量；其中所述光學(xué)元件能夠可拆卸地安裝在所述測(cè)量光路上，且當(dāng)該光學(xué)元件安裝在該測(cè)量光路上時(shí)，所述激光光束能透射過該待測(cè)光學(xué)元件后入射到所述第一光探測(cè)器，以及所述參考光路的激光直接入射到第二光探測(cè)器。本發(fā)明還提出另一種光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，用于測(cè)量光學(xué)元件對(duì)于特定波長(zhǎng)的激光光束的透過率，該裝置包括用于產(chǎn)生具有特定波長(zhǎng)和第一重頻頻率的激光光束的激光產(chǎn)生裝置，該光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置還包括分束器、光斬波器、分束鏡、第一鎖相放大器、第二鎖相放大器和光探測(cè)器，所述激光產(chǎn)生裝置還用于同步產(chǎn)生一個(gè)重頻信號(hào)，并將該重頻信號(hào)發(fā)送到所述光斬波器和第一鎖相放大器，該重頻信號(hào)頻率等于激光脈沖重頻頻率；所述分束器用于將所述激光產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的激光分成兩束，一束通過一個(gè)測(cè)量光路，另一束通過一個(gè)參考光路；所述光斬波器用于接收由分束器出射的通過所述參考光路的激光，以所述激光產(chǎn)生裝置發(fā)出的重頻信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，根據(jù)一調(diào)制信號(hào)對(duì)所接收的激光進(jìn)行斬波調(diào)制，輸出具有第二重頻頻率的激光，該調(diào)制信號(hào)頻率等于第二重頻頻率；所述分束鏡用于將所述測(cè)量光路與所述參考光路的激光在測(cè)量光方向與參考光方向分別合并生成為兩束混合光束；在入射到此分束鏡前，測(cè)量光路方向與參考光路方向正交，測(cè)量光和參考光在分束鏡上同一位置發(fā)生透射和反射，測(cè)量光的透射光與參考光的反射光合成一束混合光束，而測(cè)量光的反射光與參考光的透射光則合成另一束混合光束，這兩束混合光束在分束鏡上同一位置處正交出射分束鏡；所述光探測(cè)器用于測(cè)量所述混合光束的能量信號(hào)，并將其分別輸入所述第一、第二鎖相放大器；所述第一鎖相放大器和第二鎖相放大器用于分別接收所述激光產(chǎn)生裝置發(fā)出的重頻信號(hào)和所述光斬波器發(fā)出的調(diào)制信號(hào)，并分別將第一重頻頻率和第二重頻頻率作為其參考頻率，以分別從所述混合光束的能量信號(hào)中檢測(cè)出頻率分別為所述第一重頻頻率和所述第二重頻頻率的激光能量信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)分別對(duì)應(yīng)于測(cè)量光束與參考光束的光強(qiáng)；待測(cè)光學(xué)元件能夠可拆卸地安裝在測(cè)量光路上，且當(dāng)該光學(xué)元件安裝在該測(cè)量光路上時(shí)，所述激光光束能透射過該待測(cè)光學(xué)元件后入射到分束鏡。(三)有益效果本發(fā)明提出的光學(xué)元件測(cè)量方法及其裝置，采用雙光路等光程測(cè)量，達(dá)到了實(shí)時(shí)在線測(cè)量的目的，有效地消除了光源能量抖動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性以及對(duì)高透過鏡片透過率測(cè)定的影響，能夠?qū)τ糜谌魏巫贤饷}沖激光器的光學(xué)元件透過率實(shí)現(xiàn)精確且方便的測(cè)量。


圖1為傳統(tǒng)的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提出的用于大能量、高重頻紫外脈沖激光的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明提出的用于大能量、高重頻紫外脈沖激光的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的在于提供一種用于大能量、高重頻紫外脈沖激光的光學(xué)元件透過率的精確測(cè)量方法及其裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提出一種光學(xué)元件透過率測(cè)量方法，該方法首先將所述特定波長(zhǎng)的激光光束進(jìn)行分束，得到兩束激光，使之分別通過一個(gè)參考光路和一個(gè)測(cè)量光路。由于不同的光探測(cè)器之間存在難以消除的測(cè)量誤差，同一光探測(cè)器經(jīng)過一段時(shí)間工作后會(huì)發(fā)生老化導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果發(fā)生變化，并且分束器的分束比難以精確控制。因此，通過該測(cè)量裝置測(cè)量光學(xué)元件的透過率時(shí)，首先在測(cè)量光路上不加入待測(cè)光學(xué)元件，對(duì)參考光路與測(cè)量光路進(jìn)行能量標(biāo)定，得到參考光能量E1與測(cè)量光能量E2的激光能量比值k，即k =E1ZE20 k反映了整個(gè)光路的分光特性，與激光光源的變化、光探測(cè)器的響應(yīng)情況等無關(guān)。然后，將待測(cè)光學(xué)元件放入測(cè)量光路中，使激光透過待測(cè)光學(xué)元件后入射到第一光探測(cè)器，得到此時(shí)的測(cè)量光能量E3與參考光能量E/。由于分光特性保持不變，假設(shè)實(shí)際測(cè)量時(shí)在測(cè)量光路不加入光學(xué)元件時(shí)的測(cè)量光束能量為E2’，則根據(jù)等式k = E/E2 = E1VE/，計(jì)算得到E2’= E1Vk,由此,可以得到待測(cè)透鏡的透過率為T = E3AE1Vk) = E3/[E1V(E1ZiE2)] = E1E3ZV E20根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，其為種雙光路雙探頭測(cè)量裝置，該裝置包括一個(gè)激光產(chǎn)生裝置、一個(gè)分束器和兩個(gè)光探測(cè)器(第一、第二光探測(cè)器)。激光產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生特定波長(zhǎng)和能量的激光，分束器將所產(chǎn)生的激光分成兩束，一束通過測(cè)量光路，另一束通過參考光路。待測(cè)光學(xué)元件能夠可拆卸地安裝在測(cè)量光路上，以使測(cè)量光路上的激光透射過待測(cè)光學(xué)元件后入射到第一光探測(cè)器；參考光路的激光直接入射到第二光探測(cè)器。在測(cè)量時(shí)，先在測(cè)量光路上不放置所述光學(xué)元件，測(cè)量得到通過參考光路的激光光束的能量E1，通過測(cè)量光路的激光能量為E2 ;在測(cè)量光路上放置所述元學(xué)元件，測(cè)量得到通過參考光路的激光光束的能量E/，通過測(cè)量光路的激光能量為E3。根據(jù)公式T = E1E3/E/ E2計(jì)算該光學(xué)元件的透過率T。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，提供的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置是一個(gè)雙光路單探頭測(cè)量裝置，該裝置包括一個(gè)激光產(chǎn)生裝置、一個(gè)分束器、一個(gè)光斬波器、一個(gè)分束鏡、兩個(gè)鎖相放大器(第一、第二鎖相放大器)和一個(gè)光探測(cè)器。
激光產(chǎn)生裝置用于產(chǎn)生特定波長(zhǎng)、重頻頻率和能量的激光，并向光斬波器和第一鎖相放大器輸出一個(gè)重頻信號(hào)，該重頻信號(hào)的頻率等于激光脈沖重頻頻率。激光產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的初始激光的重頻頻率在此稱為第一重頻頻率。分束器將激光產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的激光分成兩束，一束通過測(cè)量光路，另一束通過參考光路。待測(cè)光學(xué)元件能夠可拆卸地安裝在測(cè)量光路上，以使通過測(cè)量光路的激光透射過待測(cè)光學(xué)元件后入射到分束鏡。光斬波器用于接收由分束器出射的通過參考光路的激光，以所述激光產(chǎn)生裝置發(fā)出的重頻信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，根據(jù)一調(diào)制信號(hào)對(duì)所接收的激光進(jìn)行斬波調(diào)制，輸出具有第二重頻頻率的激光，該第二重頻頻率等于斬波調(diào)制頻率。分束鏡用于將通過測(cè)量光路與參考光路的激光合并為混合光束。在一種實(shí)施方式中，在入射到分束鏡前，測(cè)量光路方向與參考光路方向正交，測(cè)量光和參考光通過分束鏡上同一位置發(fā)生透射和反射，測(cè)量光的透射光與參考光的反射光合成一束混合光束，而測(cè)量光的反射光與參考光的透射光則合成另一束混合光束，這兩束混合光束在分束鏡上同一位置處正交出射分束鏡，其中一束混合光束到達(dá)光探測(cè)器。激光產(chǎn)生裝置發(fā)出的重頻信號(hào)與光斬波器發(fā)出的調(diào)制信號(hào)分別送入第一、第二鎖相放大器作為其參考頻率，同時(shí)，將光探測(cè)器測(cè)得的混合光束的能量信號(hào)分別輸入鎖相放大器與的信號(hào)輸入端，則第一、第二鎖相放大器可以分別從混合光束能量信號(hào)中檢測(cè)出頻率分別為所述重頻信號(hào)和所述調(diào)制信號(hào)的頻率的信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)分別對(duì)應(yīng)于測(cè)量光路與參考光路的光束能量，從而實(shí)現(xiàn)兩光路能量的同時(shí)測(cè)量。在測(cè)量時(shí)，同樣地，首先在測(cè)量光路上不加入待測(cè)光學(xué)元件，對(duì)參考光路與測(cè)量光路進(jìn)行能量標(biāo)定，得到參考光能量E(f\)與測(cè)量光E(f2)，得到比值Ii = E(AVEa2)。然后將待測(cè)光學(xué)元件放入測(cè)量光路中，得到參考光能量E’(f\)和測(cè)量光E’(f2)。根據(jù)等式k =E(f1)/E(f2) =E，(fJ/E’(f2)，計(jì)算得到E’ (f2) =E，(fj/k，由此，可以得到待測(cè)光學(xué)元件透過率為T = E’況)/ ’ (D/k)。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。第一實(shí)施例圖2為本發(fā)明提出的用于大能量、高重頻紫外脈沖激光的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，該裝置是一種雙光路雙探頭(光檢測(cè)器)裝置，包括激光光源100、光衰減器200、分束器210、第一小孔板300、第二小孔板301、待測(cè)元件夾持裝置510、第一光探測(cè)器600、第二光探測(cè)器601和計(jì)算機(jī)800。該實(shí)施例的裝置所測(cè)量的光學(xué)元件為透鏡500。激光光源100為紫外脈沖激光光源，用于產(chǎn)生紫外脈沖激光。光衰減器200，用于接收所述激光光源100出射的紫外脈沖激光，并將該紫外脈沖激光的能量控制在第一光探測(cè)器600與第二光探測(cè)器601的閾值范圍。激光光源100通常具有重頻頻率f\。分束器210用于將激光光源100經(jīng)光衰減器200發(fā)出的紫外脈沖激光分成兩束激光一束激光通過第一小孔板300后入射到待測(cè)透鏡500，透過待測(cè)透鏡500出射的激光入射到第一光探測(cè)器600 ;另一束激光經(jīng)第二小孔板301后直接入射到第二光探測(cè)器601。在此，分別將經(jīng)過第一小孔板300、待測(cè)透鏡500到達(dá)第一光探測(cè)器600的光路稱為測(cè)量光路，將經(jīng)過第二小孔板301到達(dá)第二光探測(cè)器601的光路稱為參考光路。所述第一小孔板300與第二小孔板301上均設(shè)置有供激光通過的小孔，該小孔用于調(diào)節(jié)激光光束大小，使得光束大小接近待測(cè)透鏡500的常用受光區(qū)域面積，以適應(yīng)測(cè)量需要。在該實(shí)施例中，第一小孔板300和第二小孔板301的孔徑大小可以調(diào)節(jié)，以保證通過小孔板后的激光光束大小一致。所述待測(cè)透鏡500通過所述待測(cè)元件夾持裝置510可拆卸地固定在所述測(cè)量裝置的測(cè)量光路中。所述第一光探測(cè)器600和第二光探測(cè)器601用于檢測(cè)入射其上的紫外脈沖激光的能量大小，產(chǎn)生激光能量信號(hào)，其既可以是光電探測(cè)頭，也可以是熱電探測(cè)頭，二者可以不同，但優(yōu)選為同一類型且測(cè)量區(qū)間相同。所述計(jì)算機(jī)800用于接收由第一光探測(cè)器600和第二光探測(cè)器601測(cè)得的激光能量信號(hào)，對(duì)所述激光能量信號(hào)進(jìn)行處理后得到所述待測(cè)透鏡500的透過率。計(jì)算機(jī)800也可以有具有數(shù)據(jù)處理功能的其它數(shù)據(jù)處理裝置來實(shí)現(xiàn)，如數(shù)據(jù)采集處理板卡。如上所述，從激光光源100發(fā)出的紫外脈沖激光經(jīng)分束器210分束后分成兩束光，其中一束激光通過測(cè)量光路到達(dá)第一光探測(cè)器600，另一束激光通過參考光路到達(dá)第二光探測(cè)器601。根據(jù)激光特性可知，測(cè)量光路與參考光路可以看成近似等光程，即兩束激光幾乎同時(shí)到達(dá)第一光探測(cè)器600與第二光探測(cè)器601。在測(cè)量時(shí)，首先確定待測(cè)透鏡500的通光尺寸，根據(jù)需要調(diào)節(jié)第一小孔板300與第二小孔板301的孔徑大小，使從小孔板300、301射出的激光光束具有合適的大小。再根據(jù)待測(cè)透鏡500選擇合適的待測(cè)元件夾持裝置，但是不將待測(cè)透鏡500夾持于該待測(cè)元件夾持裝置510。校準(zhǔn)裝置的光路，使裝置中各元件的中心與光路光軸相重合。打開激光光源100的開關(guān)，讀取并記錄此時(shí)第二光探測(cè)器601讀數(shù)E1與第一光探測(cè)器600的讀數(shù)E2，得到比值k = E1ZE2,關(guān)閉激光。然后，將待測(cè)透鏡500夾持于所述待測(cè)元件夾持裝置510，打開激光光源100的發(fā)射開關(guān)，讀取并記錄此時(shí)第一光探測(cè)器600讀數(shù)E3與第二光探測(cè)器601讀數(shù)E/。根據(jù)等式k = E1ZE2 = E/ /E2'計(jì)算得到E2’ = E/ /k,由此,可以得到待測(cè)透鏡500的透過率為T=E3/ (E1，/k)。第二實(shí)施例圖3為本發(fā)明提出的用于大能量、高重頻紫外脈沖激光的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，該裝置是一種雙光路單探頭(光檢測(cè)器)裝置，包括激光光源100、光衰減器200、分束器210、第一小孔板300、第二小孔板301、光斬波器400、第一反射鏡220、第二反射鏡221、分束鏡211、光束收集器230、待測(cè)元件夾持裝置510、光探測(cè)器600、第一鎖相放大器700和第二鎖相放大器701和計(jì)算機(jī)800。該第二實(shí)施例的裝置所測(cè)量的光學(xué)元件也為透鏡500。激光光源100為紫外脈沖激光光源，用于產(chǎn)生具有第一重頻頻率的紫外脈沖激光。同時(shí)，激光光源還產(chǎn)生一個(gè)重頻信號(hào)F1,并將該重頻信號(hào)F1發(fā)送到光斬波器400和第一鎖相放大器700，該重頻信號(hào)頻率等于激光脈沖重頻頻率。光衰減器200，用于接收所述激光光源100出射的紫外脈沖激光，并將該紫外脈沖激光的能量控制在光探測(cè)器600的閾值范圍。
分束器210用于將激光光源100經(jīng)光衰減器200發(fā)出的紫外脈沖激光分成兩束激光一束激光通過第一小孔板300后入射到待測(cè)透鏡500，透過待測(cè)透鏡500出射的激光入射到第一反射鏡220 ;另一束激光經(jīng)光斬波器、第二小孔板301后直接入射到第二反射鏡221。在此，分別將經(jīng)過第一小孔板300、待測(cè)透鏡500的光路稱為測(cè)量光路，將經(jīng)過光斬波器400、第二小孔板301的光路稱為參考光路。所述第一小孔板300與第二小孔板301用于調(diào)節(jié)激光光束大小，使得光束大小接近待測(cè)透鏡500的常用受光區(qū)域面積，以適應(yīng)測(cè)量需要。在該實(shí)施例中，第一小孔板300和第二小孔板301的孔徑大小可以調(diào)節(jié)，以保證通過小孔板后的激光光束大小一致。所述待測(cè)透鏡500通過所述待測(cè)元件夾持裝置510可拆卸地固定在所述測(cè)量裝置的測(cè)量光路中。所述光斬波器400用于接收由分束器210出射的通過參考光路的激光，并將激光光源100發(fā)出的重頻信號(hào)F1作為觸發(fā)信號(hào)，根據(jù)一調(diào)制信號(hào)F2對(duì)所接收的激光進(jìn)行斬波調(diào)制，輸出具有第二重頻頻率f2的激光。該第二重頻頻率等于其斬波調(diào)制頻率。光斬波器400可以是旋轉(zhuǎn)光斬波器，包括控制平臺(tái)、馬達(dá)頭組合和帶槽斬波輪；光斬波器400也可以是電子快門，包括控制平臺(tái)與快門擋板。光斬波器400在工作時(shí)，通過控制平臺(tái)可以調(diào)節(jié)其斬波調(diào)制頻率。在一種實(shí)施方式中，控制平臺(tái)具有一個(gè)控制接口，通過該控制接口將一控制信號(hào)送入光斬波器400的控制平臺(tái)，從而按照控制信號(hào)來改變斬波調(diào)制頻率，當(dāng)光束通過光斬波器時(shí)，遇到斬波輪葉片或快門擋板關(guān)閉的光被阻擋，而遇到斬波輪葉片之間空隙或快門擋板打開的光順利通過，從而使得光束的時(shí)間分布發(fā)生改變。所述第一反射鏡220和第二反射鏡221分別用于將測(cè)量光路的激光和參考光路的激光反射到分束鏡211。在該實(shí)施例中，如圖3所示，第一反射鏡220和第二反射鏡211均以45°角全反射激光光束。所述分束鏡211用于將測(cè)量光路與參考光路的激光在測(cè)量光方向與參考光方向分別合成一束。在入射到此分束鏡前，測(cè)量光路方向與參考光路方向正交，測(cè)量光和參考光在分束鏡上同一位置發(fā)生透射和反射，測(cè)量光的透射光與參考光的反射光合成一束混合光束，而測(cè)量光的反射光與參考光的透射光則合成另一束混合光束，這兩束混合光束在分束鏡上同一位置處正交出射分束鏡。所述光探測(cè)器600用于接收由分束鏡211的一個(gè)方向上的出射的混合光束，檢測(cè)該紫外脈沖激光的能量大小，產(chǎn)生激光能量信號(hào)。光探測(cè)器600既可以是光電探測(cè)頭，也可以是熱電探測(cè)頭。所述光束收集器230用于收集從分束鏡211出射的與光探測(cè)器所接收的混合光束的光路正交方向的光束。所述第一鎖相放大器700和第二鎖相放大器701用于根據(jù)光探測(cè)器600探測(cè)到的激光能量信號(hào)分別得到測(cè)量光束的激光能量信號(hào)和參考光束的激光能量信號(hào)。激光光源100發(fā)出的重頻信號(hào)F1與光斬波器400發(fā)出的調(diào)制信號(hào)F2分別送入第一鎖相放大器700和第二鎖相放大器701作為其參考頻率，同時(shí)，將光探測(cè)器600測(cè)得的混合光束的激光能量信號(hào)分別輸入第一鎖相放大器700和第二鎖相放大器701的信號(hào)輸入端。由此，第一鎖相放大器700輸出為重頻頻率為的激光能量信號(hào)強(qiáng)度，從而檢測(cè)出測(cè)量光束的強(qiáng)度；第二鎖相放大器701輸出為重頻頻率為f2的激光能量信號(hào)強(qiáng)度，從而檢測(cè)出參考光束的強(qiáng)度。
所述計(jì)算機(jī)800用于接收所述測(cè)量激光能量信號(hào)和參考激光能量信號(hào)，用于對(duì)兩個(gè)激光能量信號(hào)進(jìn)行處理后得到所述待測(cè)透鏡500的透過率。如上所述，從激光光源100發(fā)出的重頻頻率為的高重頻紫外脈沖激光經(jīng)分束器210分束后分成兩束光，其中一束光通過測(cè)量光路到達(dá)光探測(cè)器600。光斬波器400以接收到的激光光源100發(fā)出的重頻信號(hào)F1作為觸發(fā)信號(hào)，以調(diào)制頻率&對(duì)通過參考光路的光進(jìn)行斬波調(diào)制。調(diào)制后的參考激光經(jīng)分束鏡211后與測(cè)量光同時(shí)到達(dá)光探測(cè)器600。將激光光源100發(fā)出的重頻信號(hào)F1 (重頻信號(hào)F1的頻率與激光光源100發(fā)出的激光脈沖的重頻頻率相等)與光斬波器400發(fā)出的調(diào)制信號(hào)F2 (調(diào)制信號(hào)F2的頻率等于光斬波器400的斬波調(diào)制頻率f2)分別送入第一鎖相放大器700與第二鎖相放大器701作為其參考頻率，同時(shí)，將光探測(cè)器600測(cè)得的混合信號(hào)分別輸入第一鎖相放大器700與第二鎖相放大器701的信號(hào)輸入端，則兩個(gè)鎖相放大器700、701可以分別從混合信號(hào)中檢測(cè)出頻率為與f2的激光能量信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)分別對(duì)應(yīng)于測(cè)量光路與參考光路的激光的光強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)兩光路能量的同時(shí)測(cè)量。 在測(cè)量時(shí)，首先確定待測(cè)透鏡500的通光尺寸，根據(jù)需要調(diào)節(jié)第一小孔板300與第二小孔板301的孔徑大小，使從小孔板300、301射出的激光光束具有合適的大小。再根據(jù)待測(cè)透鏡500選擇合適的待測(cè)元件夾持裝置，但是不將待測(cè)透鏡500夾持于該待測(cè)元件夾持裝置510。校準(zhǔn)裝置的光路，使裝置中各元件的中心與光路光軸相重合。接著，打開激光光源100的發(fā)射開關(guān)，讀取并記錄此時(shí)光探測(cè)器600讀數(shù)E (f\)與E(f2)，得到比值k = EK1VEa2),關(guān)閉激光光源100。然后將待測(cè)透鏡500夾持于所述待測(cè)元件夾持裝置510，打開激光光源100的發(fā)射開關(guān)，讀取并記錄此時(shí)光探測(cè)器600讀數(shù)E’ (f\)與E’ (f2)。根據(jù)等式k = E(f\)/E(f2)=E，(賴，(f2)，計(jì)算得到E’ (f2) =E，(f^/k，由此，可以得到待測(cè)透鏡透過率為T =E，況)/ ’(D/k)。以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)元件透過率測(cè)量方法，用于測(cè)量光學(xué)元件對(duì)于特定波長(zhǎng)的激光光束的透過率，其特征在于，該方法包括如下步驟將所述特定波長(zhǎng)的激光光束進(jìn)行分束，得到兩束激光，使之分別通過一個(gè)參考光路和一個(gè)測(cè)量光路；在測(cè)量光路上不放置所述光學(xué)元件，測(cè)量得到通過參考光路的激光光束的能量E1，通過測(cè)量光路的激光能量為E2 ；在測(cè)量光路上放置所述元學(xué)元件，測(cè)量得到通過參考光路的激光光束的能量E/，通過測(cè)量光路的激光能量為E3 ；根據(jù)公式T = E1E3ZiE/ E2計(jì)算該光學(xué)元件的透過率T。
2.一種光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，用于測(cè)量光學(xué)元件對(duì)于特定波長(zhǎng)的激光光束的透過率，該裝置包括用于產(chǎn)生該特定波長(zhǎng)的激光光束的激光產(chǎn)生裝置，其特征在于，該光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置還包括分束器、第一光探測(cè)器和第二光探測(cè)器，所述分束器用于將所述激光產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的激光分成兩束，一束通過一個(gè)測(cè)量光路，另一束通過一個(gè)參考光路；所述第一、第二探測(cè)器用于測(cè)量投射其上的激光光束的能量；其中所述光學(xué)元件能夠可拆卸地安裝在所述測(cè)量光路上，且當(dāng)該光學(xué)元件安裝在該測(cè)量光路上時(shí)，所述激光光束能透射過該待測(cè)光學(xué)元件后入射到所述第一光探測(cè)器，以及所述參考光路的激光直接入射到第二光探測(cè)器。
3.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，其特征在于，在所述參考光路和所述測(cè)量光路上均包括小孔板，所述小孔板上設(shè)置有供激光通過的小孔，該小孔用于調(diào)節(jié)激光光束大小，使得光束大小與所述光學(xué)元件的受光區(qū)域面積相當(dāng)。
4.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，其特征在于，所述光學(xué)元件(500)通過所述待測(cè)元件夾持裝置(510)可拆卸地固定在所述測(cè)量裝置的測(cè)量光路中。
5.如權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)處理裝置(800)，其用于接收由第一光探測(cè)器(600)和第二光探測(cè)器(601)測(cè)得的激光能量信號(hào)，對(duì)所述激光能量信號(hào)進(jìn)行處理后得到所述光學(xué)元件(500)的透過率。
6.一種光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，用于測(cè)量光學(xué)元件對(duì)于特定波長(zhǎng)的激光光束的透過率，該裝置包括用于產(chǎn)生具有特定波長(zhǎng)和第一重頻頻率的激光光束的激光產(chǎn)生裝置，其特征在于，該光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置還包括分束器、光斬波器、分束鏡、第一鎖相放大器、第二鎖相放大器和光探測(cè)器，所述激光產(chǎn)生裝置還用于同步產(chǎn)生一個(gè)重頻信號(hào)，并將該重頻信號(hào)發(fā)送到所述光斬波器和第一鎖相放大器，該重頻信號(hào)頻率等于激光脈沖重頻頻率；所述分束器用于將所述激光產(chǎn)生裝置產(chǎn)生的激光分成兩束，一束通過一個(gè)測(cè)量光路，另一束通過一個(gè)參考光路；所述光斬波器用于接收由分束器出射的通過所述參考光路的激光，以所述激光產(chǎn)生裝置發(fā)出的重頻信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào)，根據(jù)一調(diào)制信號(hào)對(duì)所接收的激光進(jìn)行斬波調(diào)制，輸出具有第二重頻頻率的激光，該調(diào)制信號(hào)頻率等于第二重頻頻率；所述分束鏡用于將所述測(cè)量光路與所述參考光路的激光在測(cè)量光方向與參考光方向分別合并生成為兩束混合光束；在入射到此分束鏡前，測(cè)量光路方向與參考光路方向正交，測(cè)量光和參考光在分束鏡上同一位置發(fā)生透射和反射，測(cè)量光的透射光與參考光的反射光合成一束混合光束，而測(cè)量光的反射光與參考光的透射光則合成另一束混合光束，這兩束混合光束在分束鏡上同一位置處正交出射分束鏡；所述光探測(cè)器用于測(cè)量所述混合光束的能量信號(hào)，并將其分別輸入所述第一、第二鎖相放大器；所述第一鎖相放大器和第二鎖相放大器用于分別接收所述激光產(chǎn)生裝置發(fā)出的重頻信號(hào)和所述光斬波器發(fā)出的調(diào)制信號(hào)，并分別將第一重頻頻率和第二重頻頻率作為其參考頻率，以分別從所述混合光束的能量信號(hào)中檢測(cè)出頻率分別為所述第一重頻頻率和所述第二重頻頻率的激光能量信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)分別對(duì)應(yīng)于測(cè)量光束與參考光束的光強(qiáng)；待測(cè)光學(xué)元件能夠可拆卸地安裝在測(cè)量光路上，且當(dāng)該光學(xué)元件安裝在該測(cè)量光路上時(shí)，所述激光光束能透射過該待測(cè)光學(xué)元件后入射到分束鏡。
7.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，其特征在于，在所述參考光路和所述測(cè)量光路上均包括小孔板，所述小孔板上設(shè)置有供激光通過的小孔，該小孔用于調(diào)節(jié)激光光束大小，使得光束大小與述光學(xué)元件的受光區(qū)域面積相當(dāng)。
8.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，其特征在于，所述光學(xué)元件(500)通過所述待測(cè)元件夾持裝置(510)可拆卸地固定在所述測(cè)量裝置的測(cè)量光路中。
9.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，其特征在于，還包括數(shù)據(jù)處理裝置(800)，其用于接收所述具有第一重頻頻率和具有所述第二重頻頻率的激光能量信號(hào)，對(duì)該兩個(gè)激光能量信號(hào)進(jìn)行處理后得到所述光學(xué)元件(500)的透過率。
10.如權(quán)利要求6所述的光學(xué)元件透過率測(cè)量裝置，其特征在于，還包括第一反射鏡和第二反射鏡，其分別用于將測(cè)量光路的激光和參考光路的激光反射到分束鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學(xué)元件透過率測(cè)量方法和相應(yīng)的裝置。其中方法包括將特定波長(zhǎng)的激光光束進(jìn)行分束，得到兩束激光，使之分別通過一個(gè)參考光路和一個(gè)測(cè)量光路；在測(cè)量光路上不放置光學(xué)元件，測(cè)量得到通過參考光路的激光光束的能量E1，通過測(cè)量光路的激光能量為E2；在測(cè)量光路上放置元學(xué)元件，測(cè)量得到通過參考光路的激光光束的能量E1’，通過測(cè)量光路的激光能量為E3；根據(jù)公式T＝E1E3/E1’E2計(jì)算該光學(xué)元件的透過率T。本發(fā)明的測(cè)量方法和裝置采用雙光路等光程測(cè)量，達(dá)到了實(shí)時(shí)在線測(cè)量的目的，能夠有效地消除光源能量抖動(dòng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性以及對(duì)高透過鏡片透過率測(cè)定的影響，能夠?qū)τ糜谌魏巫贤饷}沖激光器的光學(xué)元件透過率實(shí)現(xiàn)精確且方便的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01M11/02GK103018012SQ20121052494
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者周翊, 宋興亮, 范元媛, 沙鵬飛, 趙江山, 李慧, 鮑洋, 張立佳, 崔惠絨, 王宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院