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大口徑晶體材料光吸收系數(shù)測(cè)量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種大口徑晶體材料光吸收系數(shù)測(cè)量裝置，所述的測(cè)量裝置利用可調(diào)諧激光光源、激光穩(wěn)功率系統(tǒng)形成穩(wěn)定的準(zhǔn)直激光束，穩(wěn)定的激光束照射在被測(cè)大口徑晶體上，利用光學(xué)自準(zhǔn)直法對(duì)入射激光與大口徑晶體表面的垂直性、大口徑晶體o軸或e軸與臺(tái)面的垂直性提供監(jiān)控，利用起偏、檢偏器調(diào)整輸出激光偏振方向與大口徑晶體的o軸或e軸平行，通過測(cè)量特定偏振態(tài)下下大口徑晶體o光或e光的透射比，利用比爾－朗伯定律推導(dǎo)出晶體材料對(duì)o光或e光的單點(diǎn)吸收系數(shù)公式，從而可實(shí)現(xiàn)大口徑晶體吸收系數(shù)的測(cè)量，最后經(jīng)過高精度掃描樣品載臺(tái)機(jī)構(gòu)對(duì)大口徑晶體材料進(jìn)行掃描拼接測(cè)量，實(shí)現(xiàn)大口徑晶體材料對(duì)o光或e光的光吸收系數(shù)的精密測(cè)量。
【專利說明】大口徑晶體材料光吸收系數(shù)測(cè)量裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)元件檢測(cè)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種晶體材料光吸收系數(shù)測(cè)量裝置，尤其涉及一種大口徑晶體材料在特定偏振態(tài)下O軸或e軸的光吸收系數(shù)測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]晶體材料廣泛用于激光變頻、電光調(diào)制和光快速開關(guān)等高新【技術(shù)領(lǐng)域】，在晶體的諸多性能參數(shù)中，光吸收系數(shù)隨波長(zhǎng)的不同而變化，而且具有各向異性，隨著入射光振動(dòng)方向的不同，材料對(duì)光的吸收程度也不同。用于產(chǎn)生二次諧波的倍頻晶體，由于吸收了部分基波和諧波功率，導(dǎo)致晶體折射率的不均勻變化，引起失匹配，影響了倍頻效率的提高。因此，吸收系數(shù)是表征晶體材料光學(xué)特性不可忽略的重要參數(shù)之一。它的精確測(cè)量，對(duì)于評(píng)價(jià)晶體質(zhì)量，準(zhǔn)確設(shè)計(jì)器件以及提高器件性能都具有實(shí)際的意義。對(duì)于大尺寸的晶體，特定偏振態(tài)下ο軸或e軸的光吸收系數(shù)是評(píng)價(jià)大口徑晶體材料的重要技術(shù)參數(shù)之一，因此必須對(duì)大口徑晶體材料的光吸收系數(shù)進(jìn)行測(cè)量。如大口徑KDP晶體的光吸收系數(shù)對(duì)于激光核聚變系統(tǒng)的損傷閾值、光束質(zhì)量和系統(tǒng)的穩(wěn)定性影響很大，是大尺寸KDP晶體的重要性能參數(shù)指標(biāo)，是慣性約束聚變光學(xué)元件檢測(cè)中的重大課題。
[0003]目前，俄羅斯、英國(guó)、美國(guó)等國(guó)家都相繼開展了晶體材料光吸收系數(shù)測(cè)量技術(shù)的研究，主要采用激光量熱法和基于比爾一朗伯定律的測(cè)量方法進(jìn)行晶體材料光吸收系數(shù)的測(cè)量，并通過增加二維掃描機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)晶體材料光吸收系數(shù)的測(cè)量。 [0004]國(guó)內(nèi)主要也采用激光量熱法和基于比爾一朗伯定律的測(cè)量方法進(jìn)行晶體材料光吸收系數(shù)的測(cè)量。中科院物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所、中科院上海光機(jī)所等單位采用激光量熱法測(cè)量晶體光吸收系數(shù)，通過測(cè)量打開激光后晶體樣品的溫升曲線和突然關(guān)斷激光后的衰減曲線以及透過晶體樣品的光功率，計(jì)算出晶體樣品的吸收系數(shù)，測(cè)量精度為8%。例如，《人工晶體》第18卷，第I期上，《激光量熱法測(cè)量晶體吸收系數(shù)的實(shí)驗(yàn)研究》一文中，采用的方法就是激光量熱法測(cè)量晶體光吸收系數(shù)。而這種方法是用于測(cè)量低吸收系數(shù)既方便又靈敏的一種方法。福州大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、中科院物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所采用基于比爾一朗伯定律的測(cè)量方法測(cè)量晶體光吸收系數(shù)，通過測(cè)量晶體的折射率、長(zhǎng)度和透過率(只考慮一次透過)，計(jì)算出晶體的吸收系數(shù)。例如，JB/T《光學(xué)晶體光吸收系數(shù)測(cè)量方法》中，采用的方法就是通過測(cè)量光學(xué)晶體白光透過率并根據(jù)比爾一朗伯定律計(jì)算得到光學(xué)晶體光吸收系數(shù)?！陡Ｖ荽髮W(xué)學(xué)報(bào)》第30卷，第2期，《鈦酸鉍晶體的吸收系數(shù)與光強(qiáng)的關(guān)系》一文中，采用的方法是通過測(cè)量光學(xué)晶體激光透過率得到光學(xué)晶體光吸收系數(shù)。但是，并沒有解決特定偏振態(tài)下ο軸或e軸的光吸收系數(shù)的測(cè)量問題。
[0005]尚未查到有關(guān)晶體材料光吸收系數(shù)的測(cè)量的相關(guān)的報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種大口徑晶體材料光吸收系數(shù)的測(cè)量裝置。該檢測(cè)裝置具有測(cè)量光束入射角調(diào)整、偏振態(tài)調(diào)節(jié)、測(cè)量光束位置可調(diào)的功能，同時(shí)該裝置操作簡(jiǎn)單，具有較高的測(cè)量重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性。
[0007]本發(fā)明的一種大口徑晶體材料吸收系數(shù)測(cè)量裝置，其特點(diǎn)是，所述裝置中心可調(diào)諧激光器發(fā)出的光束經(jīng)過激光穩(wěn)功率系統(tǒng)后形成穩(wěn)定的準(zhǔn)直的激光束，穩(wěn)定的準(zhǔn)直激光束經(jīng)過分束器的反射光束由監(jiān)視探測(cè)器接收，透射光束經(jīng)過起偏器起偏后照射在大口徑晶體樣品上，通過大口徑晶體樣品7的透射光束由測(cè)量探測(cè)器接收，檢偏器及電控臺(tái)在調(diào)試光路時(shí)使用，測(cè)量時(shí)移出光路，準(zhǔn)直CCD通過分束器背向光路的反射面觀察激光經(jīng)過大口徑晶體樣品的反射光束，確保入射激光與大口徑晶體表面的垂直性，自準(zhǔn)直儀對(duì)準(zhǔn)晶體樣品的側(cè)面，確保大口徑晶體ο軸或e軸與臺(tái)面的垂直性，準(zhǔn)直CCD、自準(zhǔn)直儀、監(jiān)視探測(cè)器和測(cè)量探測(cè)器測(cè)得數(shù)據(jù)輸出送入計(jì)算機(jī)，起偏器電控臺(tái)、檢偏器電控臺(tái)、大口徑晶體的樣品載臺(tái)受計(jì)算機(jī)控制；
測(cè)量過程是:1)將可調(diào)諧激光器調(diào)整到波長(zhǎng)點(diǎn)4 ,激光發(fā)出連續(xù)光通過激光穩(wěn)率系統(tǒng)將其輸出功率穩(wěn)定在非常高的穩(wěn)定范圍內(nèi)，計(jì)算機(jī)控制監(jiān)視探測(cè)器和測(cè)量探測(cè)器同時(shí)采集輸出激光的測(cè)量信號(hào) <和F0 ；2)將被測(cè)大口徑晶體安裝在樣品載臺(tái)上，計(jì)算機(jī)控制調(diào)整樣品載臺(tái)，使激光從被測(cè)大口徑晶體中心入射，通過觀察C⑶上顯示的光斑位于CXD中心，確保照射到被測(cè)大口徑晶體的反射光原路返回。自準(zhǔn)直儀對(duì)準(zhǔn)被測(cè)大口徑晶體側(cè)面照射，觀察反射像，計(jì)算機(jī)控制調(diào)整樣品載臺(tái)，使照射到大口徑晶體側(cè)面的準(zhǔn)直光沿原路返回，確保大口徑晶體0軸(或e軸)的垂直性；3)計(jì)算機(jī)控制檢偏器電控臺(tái)，將檢偏器移入光路，計(jì)算機(jī)同步旋轉(zhuǎn)被測(cè)大口徑晶體前后的起偏器和檢偏器，當(dāng)透過檢偏器的光信號(hào)調(diào)整到最小時(shí)，入射激光的偏振方向與晶體的ο軸或e軸平行，計(jì)算機(jī)控制檢偏器電控臺(tái)，移出檢偏器。
4)計(jì)算機(jī)控制監(jiān)視探測(cè)器和測(cè)量探測(cè)器同時(shí)采集輸出激光的信號(hào)K和F1 ,通過公式(a)計(jì)
算出大口徑晶體的透射比τ，然后通過公式(b)可以精確計(jì)算被測(cè)大口徑晶體對(duì)ο軸或e軸的吸收系數(shù)左;
【權(quán)利要求】
1.一種大口徑晶體材料光吸收系數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于:所述裝置中可調(diào)諧激光器(I)發(fā)出的光束經(jīng)過激光穩(wěn)功率系統(tǒng)(2)后形成功率穩(wěn)定的準(zhǔn)直的激光束，穩(wěn)定的準(zhǔn)直激光束經(jīng)過分束器(3)后分為透射光和反射光兩束，其中，反射光束被監(jiān)視探測(cè)器(5)接收，透射光束經(jīng)過起偏器(6)起偏后照射在大口徑晶體樣品(7)上，通過大口徑晶體樣品(7)的透射光束被測(cè)量探測(cè)器(11)接收，檢偏器(10)在調(diào)試測(cè)量光束偏振態(tài)與大口徑晶體樣品(7)的O軸或e軸間的角度時(shí)使用，測(cè)量時(shí)移出光路，被大口徑晶體樣品(7)的反射的光束經(jīng)分束器(3)后入射至準(zhǔn)直CXD (4)，以確保入射激光與大口徑晶體表面的垂直性，自準(zhǔn)直儀(9)對(duì)準(zhǔn)晶體樣品的側(cè)面，確保大口徑晶體ο軸或e軸與臺(tái)面的垂直性，準(zhǔn)直CCD (4)、自準(zhǔn)直儀(9)、監(jiān)視探測(cè)器(5)和測(cè)量探測(cè)器(11)測(cè)得數(shù)據(jù)輸出送入計(jì)算機(jī)(12)，起偏器電控臺(tái)(13)、檢偏器電控臺(tái)(14)、大口徑晶體的樣品載臺(tái)(8)受計(jì)算機(jī)(12)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑晶體材料光吸收系數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于:所述可調(diào)諧激光器(I)的輸出光束波長(zhǎng)為351nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑晶體材料光吸收系數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于:所述入射至大口徑晶體樣品(7 )表面的激光束入射角為O度，且入射光束的偏振方向與大口徑晶體的ο軸或e軸平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大口徑晶體材料光吸收系數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于:所述計(jì)算機(jī)(12)先控制監(jiān)視探測(cè)器(5)和測(cè)量探測(cè)器(11)同時(shí)采集不放大口徑晶體樣品(7 )時(shí)輸出激光的信號(hào)V；和，再采集放有大口徑晶體樣品(7 )時(shí)輸出激光的信號(hào)F；和F1，通過公式(a)計(jì)算出大口徑晶體樣品的透射比τ，然后通過公式(b)精確計(jì)算被測(cè)大口徑晶體樣品(7)對(duì)ο軸光或e軸光的吸收系數(shù)左；

【文檔編號(hào)】G01N21/21GK103900963SQ201410160797
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】劉旭, 陳波, 范紀(jì)紅, 姜昌錄, 劉勇, 姜洪振, 任寰, 楊斌, 黎高平, 侯西旗 申請(qǐng)人:中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心