双波长高反射镜反射率测量方法，将光强周期性调制的两个不同波长的连续激光同时注入由两块或三块双波长高反射镜构成的稳定初始光学谐振腔，当初始光学谐振腔输出信号幅值高于设定阈值时，关断入射激光束，记录光腔衰荡信号；或者在调制信号的下降沿记录光腔衰荡信号，并利用同时测量法或分光探测法或交替测量法得到初始光学谐振腔在两激光波长处的衰荡时间τ01、τ02，计算出腔镜在两波长处的平均反射率R01、R02；同样，在初始光学谐振腔内根据使用角度加入待测双波长高反射镜构成稳定的测试光学谐振腔，利用同时测量法或分光探测法或交替测量法得到测试光学谐振腔情况下两激光波长的衰荡时间τ1、τ2，得到待测双波长高反射镜在两波长处的反射率R1、R2。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于测量高反射镜反射率的方法和装置，特别涉及一种测量双波 长高反射镜反射率的方法。
技术介绍
近年来，高反射率薄膜光学元件在大型激光系统、激光陀螺、引力波测量和痕量气 体检测等领域得到了越来越广泛的应用。而光腔衰荡技术是目前精确测量高反射镜反射 率的主要方法(李斌成，龚元；光腔衰荡高反射率测量综述，《激光与光电子学进展》，2010， 47 =021203)。中国专利申请号98114152. 8的专利技术专利“一种高反镜高反射率的测量方法”， 采用脉冲激光系统作光源，该方法的缺点是由于脉冲激光光束质量差、衰荡腔内存在模式 竞争等因素，测量精度受制，而且所使用的脉冲激光器造价高，提高了系统成本，不利于推 广使用。中国专利申请号2006100112M. 9的专利技术专利“一种高反镜反射率的测量方法”提 出了一种以连续半导体激光器作光源的高反射率测量方法，但是采用锁相方式探测要求稳 定的光腔输出信号，激光功率耦合进衰荡腔的效率低，当腔镜反射率高到一定程度后，光腔 输出信号振幅减小，信噪比下降，使得装置调节比较困难，而且限制了可测最高反射率和测 量精度。中国专利申请号200610165082.0的专利技术专利“高反镜反射率的测量方法”、中国专 利申请号200710098755.X的专利技术专利“基于半导体自混合效应的高反射率测量方法”、中 国专利申请号200810102778.8的专利技术专利“基于频率选择性光反馈光腔衰荡技术的高反 射率测量方法”以及中国专利申请号200810055635. 4的专利技术专利“一种用于测量高反射率 的装置”均使用连续光腔衰荡方法，连续激光沿衰荡腔光轴入射，当光腔衰荡信号幅值大于 设定的阈值时，触发关闭激光束，记录光腔衰荡信号，或者在调制方波下降沿记录光腔衰荡 信号，将得到的信号利用单指数衰减函数拟合出衰荡时间，进而得到反射率测量结果。上述测量方法和装置都只能测量高反射镜在单一波长处的反射率，不能同时测得 双波长高反射镜在两波长处的反射率。随着激光技术的发展和激光系统应用的不断拓展， 双波长或多波长高反射镜在许多激光系统中应用也日渐广泛。目前在许多光学系统中对双 波长和多波长激光源的需求也不断增加，例如，中国专利申请号200510077804. 2的专利技术专 利“多波长激光系统”，其中激光器谐振腔腔镜的双波长甚至多波长反射率测量是十分必要 的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有单波长高反射镜反射率测量技术的不足， 提出了一种基于光腔衰荡技术的，具有测量灵敏度高，易 于操作的优点。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是， 实现步骤如下(1)将光强周期性调制的两个不同波长的连续激光同时入射到初始光学谐振腔；5所述初始光学谐振腔由两块相同的平凹双波长高反射镜凹面相对垂直于光轴放 置组成，入射光从第一块平凹双波长高反射镜中心透过后垂直入射到第二块平凹双波长高 反射镜；或初始光学谐振腔由两块相同的平凹双波长高反射镜和一块平面双波长高反射 镜构成，平面高反射镜为入射腔镜且倾斜于光轴放置，入射激光束从该平面高反射镜透射 后垂直入射到垂直于光轴放置的第一块平凹高反射镜，激光束被第一块平凹高反射镜反射 后按原路返回至平面高反射镜，然后又被平面高反射镜再次反射，反射光垂直入射到第二 块平凹高反射镜；(2)从所述初始光学谐振腔的两个双波长高反射镜透射的两不同波长的激光由 聚焦透镜聚焦到光电探测器，光电探测器探测初始光学谐振腔的光腔衰荡信号，当初始光 学谐振腔的光腔衰荡信号幅值超过设定阈值时，触发关断入射激光束，记录初始光学谐振 腔的光腔衰荡信号，或者在调制信号的下降沿记录初始光学谐振腔的光腔衰荡信号，利用 同时测量法或分光探测法或交替测量法得到初始光学谐振腔在两激光波长处的衰荡时间 τ 01 > τ ο2，进而得到双波长高反射腔镜在两波长处的平均反射率Rcu、R02 ；(3)在初始光学谐振腔内根据待测双波长高反射镜的使用角度加入待测双波长高 反射镜，构成测试光学谐振腔；所述测试光学谐振腔的构成为入射光从初始光学谐振腔中第一块平凹双波长高 反射镜中心进入，保持第一块平凹双波长高反射镜位置不动，在两平凹双波长高反射镜之 间加入待测双波长高反射镜，激光束透过第一块平凹双波长高反射镜后入射到待测双波长 高反射镜，入射角为双波长高反射镜使用角度，改变第二块平凹双波长高反射镜的位置使 从待测双波长高反射镜反射的激光束垂直入射到第二块平凹双波长高反射镜，构成测试光 学谐振腔；或测试光学谐振腔的构成为平面双波长高反射镜为入射腔镜且倾斜于光轴放 置，入射激光束从该平面双波长高反射镜透射后垂直入射到垂直于光轴放置的第一块平凹 双波长高反射镜，激光束被第一块平凹双波长高反射镜反射后按原光路返回至平面双波长 高反射镜，然后又被平面双波长高反射镜再次反射，反射光垂直入射到第二块平凹双波长 高反射镜；在初始光学谐振腔的第二块平凹双波长高反射镜和平面双波长高反射镜之间插 入待测双波长高反射镜，入射激光束透过平面双波长高反射镜后，先后经过第一块平凹双 波长高反射镜和平面双波长高反射镜后，入射到待测双波长高反射镜，入射角为待测双波 长高反射镜使用角度，从待测双波长高反射镜反射的激光束垂直入射到第二块平凹双波长 高反射镜，构成测试光学谐振腔；(4)从输出双波长高反射腔镜透射的两不同波长的激光由聚焦透镜聚焦到光电探 测器，光电探测器探测光腔衰荡信号，当测试光学谐振腔输出信号幅值超过设定阈值时，触 发关断入射激光束，记录测试光学谐振腔的光腔衰荡信号，或者在调制信号的下降沿记录 测试光学谐振腔的光腔衰荡信号，利用同时测量法或分光探测法或交替测量法得到测试光 学谐振腔在两激光波长处的衰荡时间τ ρ τ 2，通过计算得待测双波长高反射镜在两波长处 的反射率礼、&。所述的两连续激光由半导体激光器或固体激光器或气体激光器产生。所述的初始光学谐振腔和测试光学谐振腔的平凹双波长高反射镜和平面双波长高反射镜的反射率在两波长处均大于99%。所述的初始光学谐振腔和测试光学谐振腔均为稳定腔或共焦腔，总腔长L满足0 < L < 2r，其中r为平凹双波长高反射镜凹面的曲率半径。所述步骤( 和中触发关断两入射激光束通过以下方式之一实现a.采用连续半导体激光器时，当初始光学谐振腔或测试光学谐振腔输出信号幅值 高于设定阈值时，快速关闭半导体激光器激励电流或电压；b.采用连续半导体激光器或固体激光器或气体激光器时，当初始光学谐振腔或测 试光学谐振腔输出信号幅值高于设定阈值时，在激光器和入射双波长高反射腔镜之间采用 快速光开关来关闭激光束；c.采用方波调制快速光开关，或方波调制激光器激励电源时，当初始光学谐振腔 或测试光学谐振腔输出信号幅值高于设定阈值时，利用方波下降沿来关闭激光束。所述步骤O)中的初始光学谐振腔的光腔衰荡信号由示波器或数据采集卡记录。所述的同时测量法得到待测双波长高反射镜在两波长处的反射率礼、R2的实 现过程如下将步骤O)中记录的初始光学谐振腔的光腔衰荡信号按双指数函数衰减， /(0 = +A02e-(t+At)/^+A03，At 为两激光束关断时间差，Atll，Atl2，Atl3 为常系数，利 用多参数拟合程序拟合得本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．双波长高反射镜反射率测量方法，其特征在于实现步骤如下：（１）将光强周期性调制的两个不同波长的连续激光同时入射到初始光学谐振腔；所述初始光学谐振腔由两块相同的平凹双波长高反射镜凹面相对垂直于光轴放置组成，入射光从第一块平凹双波长高反射镜中心透过后垂直入射到第二块平凹双波长高反射镜；或初始光学谐振腔由两块相同的平凹双波长高反射镜和一块平面双波长高反射镜构成，平面高反射镜为入射腔镜且倾斜于光轴放置，入射激光束从该平面高反射镜透射后垂直入射到垂直于光轴放置的第一块平凹高反射镜，激光束被第一块平凹高反射镜反射后按原路返回至平面高反射镜，然后又被平面高反射镜再次反射，反射光垂直入射到第二块平凹高反射镜；（２）从所述初始光学谐振腔的两个双波长高反射镜透射的两不同波长的激光由聚焦透镜聚焦到光电探测器，光电探测器探测初始光学谐振腔的光腔衰荡信号，当初始光学谐振腔的光腔衰荡信号幅值超过设定阈值时，触发关断入射激光束，记录初始光学谐振腔的光腔衰荡信号，或者在调制信号的下降沿记录初始光学谐振腔的光腔衰荡信号，利用同时测量法或分光探测法或交替测量法得到初始光学谐振腔在两激光波长处的衰荡时间τ０１、τ０２，进而得到双波长高反射腔镜在两波长处的平均反射率Ｒ０１、Ｒ０２；（３）在初始光学谐振腔内根据待测双波长高反射镜的使用角度加入待测双波长高反射镜，构成测试光学谐振腔；所述测试光学谐振腔的构成为：入射光从初始光学谐振腔中第一块平凹双波长高反射镜中心进入，保持第一块平凹双波长高反射镜位置不动，在两平凹双波长高反射镜之间加入待测双波长高反射镜，激光束透过第一块平凹双波长高反射镜后入射到待测双波长高反射镜，入射角为双波长高反射镜使用角度，改变第二块平凹双波长高反射镜的位置使从待测双波长高反射镜反射的激光束垂直入射到第二块平凹双波长高反射镜，构成测试光学谐振腔；或测试光学谐振腔的构成为：平面双波长高反射镜为入射腔镜且倾斜于光轴放置，入射激光束从该平面双波长高反射镜透射后垂直入射到垂直于光轴放置的第一块平凹双波长高反射镜，激光束被第一块平凹双波长高反射镜反射后按原光路返回至平面双波长高反射镜，然后又被平面双波长高反射镜再次反射，反射光垂直入射到第二块平凹双波长高反射镜；在初始光学谐振腔的第二块平凹双波长高反射镜和平面双波长高反射镜之间插入待测双波长高反射镜，入射激光束透过平面双波长高反射镜后，先后经过第一块平凹双波长高反射镜和平面双波长高反射镜后，入射到待测双波长高反射镜，入射角为待测双波长高反射镜使用角度，从待测双波长高反射镜反射的激光束垂直入射到第二块平凹双波长高反射镜，构成测试光学谐振腔；（４）从输出双波长高反射腔镜透射的两不同波长的激光由聚焦透镜聚焦到光电探测器，光电探测器探测光腔衰荡信号，当测试光学谐振腔输出光腔衰荡信号幅值超过设定阈值时，触发关断入射激光束，记录测试光学谐振腔的光腔衰荡信号，或者在调制信号的下降沿记录测试光学谐振腔的光腔衰荡信号，利用同时测量法或分光探测法或交替测量法得到测试光学谐振腔在两激光波长处的衰荡时间τ１、τ２，通过计算得待测双波长高反射镜在两波长处的反射率Ｒ１、Ｒ２。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李斌成，曲哲超，韩艳玲，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：90
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