一种可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置的制造方法
【专利说明】一种可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置
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技术领域
[0002]本发明涉及光学元件表面吸收特性检测技术领域，具体是一种可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置。
[0003]
【背景技术】
[0004]对于光学元件，特别是各类光学薄膜元件，表面吸收特性是一个非常重要的性能参数，直接影响到光学元件在光学系统中的功效。很多精密的光学系统对光学元件的表面吸收等特性都有非常严格的要求。因此，对光学元件的表面吸收特性进行精确测量，是非常必要的。
[0005]现有测量光学元件表面吸收特性的方法主要有分光光度法、椭偏法、激光光热法等。分光光度法和椭偏法虽然比较简单，但是最大的问题是吸收率测量的灵敏度不够，通常只有10—3?10—4左右。而现在很多光学系统对光学元件吸收率的要求达到10—6(lppm)。显然，分光光度法和椭偏法无法满足这个要求。激光光热法对吸收率的检测灵敏度可以达到10—8左右，并且具有空间分辨率，可以对吸收特性的二维分布进行测量。这些优点是其它光学吸收特性测量方法所不具备的。因此，激光光热法非常适合用来对光学元件的表面吸收特性特别是弱吸收特性进行测量。
[0006]激光光热法中的激光诱导表面热“透镜”技术适合用来测量光学元件表面吸收特性。它的基本原理是:光学元件在栗浦激光的作用下表面因吸收光能量而导致局部温度升高，从而发生热形变;这种热形变的空间分布及其随时间的变化与栗浦激光参数和材料特性紧密相关，而且由于这种表面热形变，从光学元件表面发射出来的探测激光的传播特性会发生变化，产生新增的会聚或发散效应，就像新增了一个透镜。
[0007]利用表面热“透镜”效应进行光学元件表面吸收特性检测和分析的最为常见的方法是利用一束振幅经过调制的栗浦激光照射样品表面诱导产生热形变，同时利用另一束探测激光经过样品表面热形变区域来探测栗浦激光引起的表面热形变。测量时，在反射回来的探测激光光路中加入一个空间滤波器，经过空间滤波器后到达光电探测器的探测激光能量会因为表面热形变对探测激光的会聚或发散效应而变化。
[0008]很多光学元件的光学特性，包括表面吸收特性与入射光的角度密切相关，不同的入射光角度下，特性不一样，因此，对包括表面吸收特性在内的光学特性进行测量时，往往需要改变入射角度。对激光诱导表面热“透镜”技术来说，采用的是栗浦-探测光路结构，并且测量的结果与栗浦激光和探测激光焦点的相对位置、焦斑尺寸的比例、焦点的重合度等都有密切的关系，因此，在测量过程中，改变栗浦激光入射角度时，保持以上这些参数不变是保证测量结果可靠性的重要基础。
[0009]
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置，可以自由调整栗浦激光的入射角度，无需重新调节校准光路。
[0011]本发明的技术方案为:
一种可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置，包括分别与样品光路连接的栗浦激光光源、探测激光光源和探测激光检测装置，所述栗浦激光光源与样品之间依次设有栗浦激光调制装置、栗浦激光耦合装置、光纤和设置在运动机构上的栗浦激光输出装置，所述探测激光光源与样品之间设有探测激光第一聚焦装置；
所述栗浦激光光源，用于输出栗浦激光光束，所述栗浦激光光束经过栗浦激光调制装置调制后，再经过栗浦激光耦合装置耦合进光纤的一端，所述光纤的另一端与栗浦激光输出装置连接；
所述栗浦激光输出装置，用于将光纤传输的栗浦激光光束聚焦到样品表面，并能够在运动机构上沿圆形轨迹运动，所述圆形轨迹的圆心与栗浦激光光束在样品表面的焦点重合；
所述探测激光光源，用于输出探测激光光束，所述探测激光光束经过探测激光第一聚焦装置聚焦在样品表面，且其在样品表面的焦点与所述栗浦激光光束在样品表面的焦点重合；
所述探测激光检测装置，用于收集从样品表面反射的探测激光光束，并对收集的探测激光光束传播特性的变化进行检测。
[0012]所述的可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置，还包括设置在运动机构上的栗浦激光吸收装置，所述栗浦激光吸收装置在运动机构的控制下沿圆形轨迹运动，用于吸收从样品表面反射的栗浦激光。
[0013]所述的可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置，还包括用于放置样品的样品装夹扫描装置。
[0014]所述的可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置，所述栗浦激光光源与栗浦激光调制装置之间设有栗浦激光角度调整装置。
[0015]所述的可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置，所述栗浦激光调制装置与栗浦激光耦合装置之间设有栗浦激光分光装置，所述栗浦激光调制装置位于栗浦激光分光装置的入射光路上，所述栗浦激光耦合装置位于栗浦激光分光装置的反射光路上，所述栗浦激光分光装置的透射光路上设有栗浦激光功率探测装置。
[0016]所述的可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置，所述探测激光光源与探测激光第一聚焦装置之间依次设有探测激光角度调整装置和探测激光整形处理装置。
[0017]所述的可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置，所述探测激光检测装置包括依次设置的探测激光第二聚焦装置、探测激光第二角度调整装置、空间滤波装置、滤光装置和光电探测装置。
[0018]所述的可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置，所述探测激光第二角度调整装置与空间滤波装置之间设有探测激光分光装置，所述探测激光第二角度调整装置设置在探测激光分光装置的入射光路上，所述空间滤波装置设置在探测激光分光装置的透射光路上，所述探测激光分光装置的反射光路上设有探测激光功率探测装置。
[0019]本发明的有益效果为:
由上述技术方案可知，由于栗浦激光输出装置能够在运动机构上沿圆形轨迹运动，且该圆形轨迹的圆心与栗浦激光光束在样品表面的焦点重合，当栗浦激光输出装置在运动机构上运动时，栗浦激光光束的入射角度发生变化，但栗浦激光光束在样品表面的焦点位置并不发生变化。因此，本发明可以确保在不同栗浦激光入射角度下测量结果的可靠性，利用光纤的优点来实现栗浦激光入射角度的自由调节，调节过程中无需再对光路进行重新校准。
[0020]
【附图说明】
[0021 ]图1是本发明的结构示意图；
图2是采用激光诱导表面热“透镜”效应测量光学元件表面吸收特性的基本原理图；
图3是本发明可变角度的光学元件表面吸收特性测量原理图。
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【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。
[0024]如图1所示，一种可变角度的光学元件表面吸收特性测量装置，包括栗浦激光光源
1、栗浦激光角度调整装置2、栗浦激光调制装置3、栗浦激光分光装置4、栗浦激光功率探测装置5、栗浦激光耦合装置6、光纤7、栗浦激光输出装置8、运动机构9、样品10、样品装夹扫描装置11、栗浦激光吸收装置12、探测激光光源13、探测激光第一角度调整装置14、探测激光整形处理装置15、探测激光第一聚焦装置16、探测激光第二聚焦装置17、探测激光第二角度调整装置18、探测激光分光装置19、探测激光功率探测装置20、空间滤波装置21、滤光装置22和光电探测装置23。
[0025]栗浦激光角度调整装置2、探测激光第一角度调整装置14和探测激光第二角度调整装置18均采用高反镜，探测激光第一聚焦装置16和探测激光第二聚焦装置17均采用聚焦透镜。
[0026]栗浦激光光源1输出的栗浦激光光束经过栗浦激光角度调整装置2反射，再经过栗浦激光调制装置3对光强调制后，被栗浦激光分光装置4分为两束，其中一束进入栗浦激光功率探测装置5对栗浦激光的功率进行监测，另一束由栗浦激光耦合装置6耦合到光纤7里面，光纤7的尾端与栗浦激光输出装置8相连接，栗浦激光输出装置8将