本发明涉及光学元件测试,特别是一种用于确定带吸收峰光学元件光学常数的方法。
背景技术:
1、激光技术高速发展,离不开精密的激光晶体、激光玻璃、非线性晶体和调q晶体等光学元件。通常激光器为获得高效的激光输出,需要对上述光学元件的主体介质和掺杂离子种类及浓度进行全局优化,同时还需要在光学元件表面镀制高性能的光学薄膜。为确定激光光学元件的主体介质和掺杂离子种类及浓度,对光学元件进行光学常数(包括折射率和消光系数)确定非常有必要。这是因为,光学元件的折射率能很好地反映主体介质特性,而消光系数则能很好地反映掺杂离子种类和浓度等特性,与光学元件光谱特性上吸收峰息息相关。除此之外,高性能光学元件表面膜系优化也同样离不开其光学常数的精确确定。因此确定光学元件光学常数对高端激光技术发展至关重要。
2、当前用于确定光学元件光学常数最常用的方法是光度法,光度法是根据光学元件的透过率和/或反射率光谱曲线反演确定光学元件的光学常数(c. guo, m. d. kong, d.lin, c. d. liu, w. d. gao, and b. c. li, “determination of optical constantsin duv/vuv”, chinese optics letters, 11(10):s10607(2013); 薛春荣,易葵,魏朝阳,邵建达和范正修,“真空紫外到深紫外波段基底材料的光学特性”,强激光与粒子束,21(2):287-290(2009))。随着激光光学元件的主体介质和掺杂离子种类及浓度的组合多样,致使光学元件的光谱性能表现为强度不一、分布繁多的吸收峰。吸收峰存在已严重影响传统光度法获取光学元件光学常数的准确性。精密激光晶体、激光玻璃、非线性晶体和调q晶体等光学元件的广泛应用,迫切需要解决上述问题,准确获取光学元件光学常数为光学元件核心参量定量表征和高性能光学薄膜制备提供有力地支撑。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题:克服现有技术的不足,提供一种用于确定带吸收峰光学元件光学常数的方法。
2、本发明的技术解决方案是,一种用于确定带吸收峰光学元件光学常数的方法,其特征在于具体步骤如下:首先采用预处理技术对光学元件进行清洗处理,接着对光学元件光谱性能和厚度进行检测,依据光学元件光谱性能、厚度和光学常数间关联理论模型,对光学元件实测光谱数据反演,按测试光谱波长逐点确定光学元件的光学常数。随后扣除吸收峰对应波长的折射率数值,采用多参数拟合算法对剩余波长的折射率数值进行色散关系拟合,进而确定全谱段内光学元件的折射率;最后固定光学元件折射率数值,对光学元件实测光谱数据再反演,按测试光谱波长逐点精确确定光学元件的消光系数。
3、所述带吸收峰光学元件可以是激光增益晶体、激光玻璃、非线性晶体和调q晶体等。
4、所述光学元件的吸收峰数量可以是单个或者多个。
5、所述的预处理技术可以是手工擦拭、超声波/兆声波清洗、离子束刻蚀、紫外光或者激光辐照等预清洗技术。
6、所述的光学元件光谱性能测试主要是透射率、反射率、偏振光位相差或者振幅比值等参量测试。
7、所述的多参数拟合算法可以是模拟退火、粒子群、牛顿、遗传和蒙特卡罗等算法。
8、所述的折射率色散关系可以是cauchy、sellmeier、schott和polynomial等形式。
9、本发明与现有技术相比具有如下优点:
10、1、本发明解决吸收峰对光学元件光学常数确定造成的不利影响,不仅能精确确定光学元件的光学常数,而且可以为光学元件的吸收系数和特征离子掺杂浓度的测试分析提供技术途径。
11、2、本发明提出采用预处理技术对光学元件进行清洗处理,能显著避免光学元件污染对光学常数确定造成的不利影响。
12、3、本发明提出采用多参数拟合算法对折射率数值进行色散关系拟合,进而确定全谱段内光学元件的折射率,能有效地避免光谱特性测量误差对光学元件折射率确定造成的不利影响。
1.一种用于确定带吸收峰光学元件光学常数的方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的用于确定带吸收峰光学元件光学常数的方法,其特征在于:所述带吸收峰光学元件选自激光增益晶体、激光玻璃、非线性晶体和调q晶体中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的用于确定带吸收峰光学元件光学常数的方法,其特征在于:所述光学元件的吸收峰数量大于等于1个。
4.根据权利要求1所述的用于确定带吸收峰光学元件光学常数的方法,其特征在于:所述预处理技术选自手工擦拭、超声波/兆声波清洗、离子束刻蚀、紫外光、激光辐照等预清洗技术中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的用于确定带吸收峰光学元件光学常数的方法,其特征在于:所述光学元件光谱性能测试包括透射率测试、反射率测试、偏振光位相差测试、折射率测试、振幅比值测试。
6.根据权利要求1所述的用于确定带吸收峰光学元件光学常数的方法,其特征在于:所述多参数拟合算法包括模拟退火、粒子群、牛顿、遗传和蒙特卡罗算法中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的用于确定带吸收峰光学元件光学常数的方法,其特征在于:所述色散关系选自cauchy形式、sellmeier形式、schott形式和polynomial形式中的一种。