大口径晶体材料光吸收系数测量装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种大口径晶体材料光吸收系数测量装置，所述的测量装置利用可调谐激光光源、激光稳功率系统形成稳定的准直激光束，稳定的激光束照射在被测大口径晶体上，利用光学自准直法对入射激光与大口径晶体表面的垂直性、大口径晶体o轴或e轴与台面的垂直性提供监控，利用起偏、检偏器调整输出激光偏振方向与大口径晶体的o轴或e轴平行，通过测量特定偏振态下下大口径晶体o光或e光的透射比，利用比尔－朗伯定律推导出晶体材料对o光或e光的单点吸收系数公式，从而可实现大口径晶体吸收系数的测量，最后经过高精度扫描样品载台机构对大口径晶体材料进行扫描拼接测量，实现大口径晶体材料对o光或e光的光吸收系数的精密测量。
【专利说明】大口径晶体材料光吸收系数测量装置【技术领域】
[0001]本发明属于光学元件检测设备领域，具体涉及一种晶体材料光吸收系数测量装置，尤其涉及一种大口径晶体材料在特定偏振态下O轴或e轴的光吸收系数测量方法。
【背景技术】
[0002]晶体材料广泛用于激光变频、电光调制和光快速开关等高新【技术领域】，在晶体的诸多性能参数中，光吸收系数随波长的不同而变化，而且具有各向异性，随着入射光振动方向的不同，材料对光的吸收程度也不同。用于产生二次谐波的倍频晶体，由于吸收了部分基波和谐波功率，导致晶体折射率的不均匀变化，引起失匹配，影响了倍频效率的提高。因此，吸收系数是表征晶体材料光学特性不可忽略的重要参数之一。它的精确测量，对于评价晶体质量，准确设计器件以及提高器件性能都具有实际的意义。对于大尺寸的晶体，特定偏振态下ο轴或e轴的光吸收系数是评价大口径晶体材料的重要技术参数之一，因此必须对大口径晶体材料的光吸收系数进行测量。如大口径KDP晶体的光吸收系数对于激光核聚变系统的损伤阈值、光束质量和系统的稳定性影响很大，是大尺寸KDP晶体的重要性能参数指标，是惯性约束聚变光学元件检测中的重大课题。
[0003]目前，俄罗斯、英国、美国等国家都相继开展了晶体材料光吸收系数测量技术的研究，主要采用激光量热法和基于比尔一朗伯定律的测量方法进行晶体材料光吸收系数的测量，并通过增加二维扫描机构实现晶体材料光吸收系数的测量。 [0004]国内主要也采用激光量热法和基于比尔一朗伯定律的测量方法进行晶体材料光吸收系数的测量。中科院物质结构研究所、中科院上海光机所等单位采用激光量热法测量晶体光吸收系数，通过测量打开激光后晶体样品的温升曲线和突然关断激光后的衰减曲线以及透过晶体样品的光功率，计算出晶体样品的吸收系数，测量精度为8%。例如，《人工晶体》第18卷，第I期上，《激光量热法测量晶体吸收系数的实验研究》一文中，采用的方法就是激光量热法测量晶体光吸收系数。而这种方法是用于测量低吸收系数既方便又灵敏的一种方法。福州大学信息科学与技术学院、中科院物质结构研究所采用基于比尔一朗伯定律的测量方法测量晶体光吸收系数，通过测量晶体的折射率、长度和透过率(只考虑一次透过)，计算出晶体的吸收系数。例如，JB/T《光学晶体光吸收系数测量方法》中，采用的方法就是通过测量光学晶体白光透过率并根据比尔一朗伯定律计算得到光学晶体光吸收系数。《福州大学学报》第30卷，第2期，《钛酸铋晶体的吸收系数与光强的关系》一文中，采用的方法是通过测量光学晶体激光透过率得到光学晶体光吸收系数。但是，并没有解决特定偏振态下ο轴或e轴的光吸收系数的测量问题。
[0005]尚未查到有关晶体材料光吸收系数的测量的相关的报道。
【发明内容】
[0006]本发明提供一种大口径晶体材料光吸收系数的测量装置。该检测装置具有测量光束入射角调整、偏振态调节、测量光束位置可调的功能，同时该装置操作简单，具有较高的测量重复性和复现性。
[0007]本发明的一种大口径晶体材料吸收系数测量装置，其特点是，所述装置中心可调谐激光器发出的光束经过激光稳功率系统后形成稳定的准直的激光束，稳定的准直激光束经过分束器的反射光束由监视探测器接收，透射光束经过起偏器起偏后照射在大口径晶体样品上，通过大口径晶体样品7的透射光束由测量探测器接收，检偏器及电控台在调试光路时使用，测量时移出光路，准直CCD通过分束器背向光路的反射面观察激光经过大口径晶体样品的反射光束，确保入射激光与大口径晶体表面的垂直性，自准直仪对准晶体样品的侧面，确保大口径晶体ο轴或e轴与台面的垂直性，准直CCD、自准直仪、监视探测器和测量探测器测得数据输出送入计算机，起偏器电控台、检偏器电控台、大口径晶体的样品载台受计算机控制；
测量过程是:1)将可调谐激光器调整到波长点4 ,激光发出连续光通过激光稳率系统将其输出功率稳定在非常高的稳定范围内，计算机控制监视探测器和测量探测器同时采集输出激光的测量信号 <和F0 ；2)将被测大口径晶体安装在样品载台上，计算机控制调整样品载台，使激光从被测大口径晶体中心入射，通过观察C⑶上显示的光斑位于CXD中心，确保照射到被测大口径晶体的反射光原路返回。自准直仪对准被测大口径晶体侧面照射，观察反射像，计算机控制调整样品载台，使照射到大口径晶体侧面的准直光沿原路返回，确保大口径晶体0轴(或e轴)的垂直性；3)计算机控制检偏器电控台，将检偏器移入光路，计算机同步旋转被测大口径晶体前后的起偏器和检偏器，当透过检偏器的光信号调整到最小时，入射激光的偏振方向与晶体的ο轴或e轴平行，计算机控制检偏器电控台，移出检偏器。
4)计算机控制监视探测器和测量探测器同时采集输出激光的信号K和F1 ,通过公式(a)计
算出大口径晶体的透射比τ，然后通过公式(b)可以精确计算被测大口径晶体对ο轴或e轴的吸收系数左;
【权利要求】
1.一种大口径晶体材料光吸收系数测量装置，其特征在于:所述装置中可调谐激光器(I)发出的光束经过激光稳功率系统(2)后形成功率稳定的准直的激光束，稳定的准直激光束经过分束器(3)后分为透射光和反射光两束，其中，反射光束被监视探测器(5)接收，透射光束经过起偏器(6)起偏后照射在大口径晶体样品(7)上，通过大口径晶体样品(7)的透射光束被测量探测器(11)接收，检偏器(10)在调试测量光束偏振态与大口径晶体样品(7)的O轴或e轴间的角度时使用，测量时移出光路，被大口径晶体样品(7)的反射的光束经分束器(3)后入射至准直CXD (4)，以确保入射激光与大口径晶体表面的垂直性，自准直仪(9)对准晶体样品的侧面，确保大口径晶体ο轴或e轴与台面的垂直性，准直CCD (4)、自准直仪(9)、监视探测器(5)和测量探测器(11)测得数据输出送入计算机(12)，起偏器电控台(13)、检偏器电控台(14)、大口径晶体的样品载台(8)受计算机(12)控制。
2.根据权利要求1所述的一种大口径晶体材料光吸收系数测量装置，其特征在于:所述可调谐激光器(I)的输出光束波长为351nm。
3.根据权利要求1所述的一种大口径晶体材料光吸收系数测量装置，其特征在于:所述入射至大口径晶体样品(7 )表面的激光束入射角为O度，且入射光束的偏振方向与大口径晶体的ο轴或e轴平行。
4.根据权利要求1所述的一种大口径晶体材料光吸收系数测量装置，其特征在于:所述计算机(12)先控制监视探测器(5)和测量探测器(11)同时采集不放大口径晶体样品(7 )时输出激光的信号V；和，再采集放有大口径晶体样品(7 )时输出激光的信号F；和F1，通过公式(a)计算出大口径晶体样品的透射比τ，然后通过公式(b)精确计算被测大口径晶体样品(7)对ο轴光或e轴光的吸收系数左；
【文档编号】G01N21/21GK103900963SQ201410160797
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】刘旭, 陈波, 范纪红, 姜昌录, 刘勇, 姜洪振, 任寰, 杨斌, 黎高平, 侯西旗 申请人:中国工程物理研究院激光聚变研究中心