大口徑取樣劈板取樣率測試裝置及測試方法
【專利摘要】一種大口徑取樣劈板取樣率測試裝置及測試方法，該裝置包括激光器、耦合器、準直擴束鏡、分光鏡、掃描裝置、匯聚鏡、第一積分球探測器、第二積分球探測器、量值溯源板以及采集控制計算機；耦合器、準直擴束鏡以及分光鏡依次設(shè)置在激光器的出射光路上；掃描裝置、匯聚鏡以及第一積分球探測器依次設(shè)置在經(jīng)分光鏡所形成的透射光所在的光路上；第二積分球探測器設(shè)置在經(jīng)分光鏡所形成的反射光所在的光路上；采集控制計算機分別與第一積分球探測器、第二積分球探測器以及掃描裝置相連；被測大口徑取樣劈板或量值溯源板設(shè)置在掃描裝置上。本發(fā)明可解決傳統(tǒng)取樣劈板取樣率測試時的不足以及提高測試結(jié)果置信度。
【專利說明】大口徑取樣劈板取樣率測試裝置及測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光學(xué)測試領(lǐng)域，涉及一種取樣率測試裝置及方法，尤其涉及一種激光 光路中大口徑取樣劈板取樣率測試裝置及測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 神光III主機裝置中，測試主光路的參數(shù)需要借助光路取樣來完成，為保證參數(shù)診 斷時，主光路能量少受影響，通常采用低取樣率光學(xué)元件完成。低取樣光學(xué)元件中，取樣劈 板作為一種對主光路像質(zhì)影響小、易加工且在主光路中不產(chǎn)生附加干涉條紋的元件，被大 量應(yīng)用在取樣光路中。在激光光路中，取樣劈板為了不影響光路，一般采用小角度反射式取 樣，即第一面低反第二面高透。由于主光路中不同的取樣位置，激光的偏振態(tài)及取樣角均不 同，如何準確的測試取樣劈板的取樣率十分重要。
[0003] 傳統(tǒng)測試方法：一種是采用在線打靶時用兩個能量卡計測量，一個能量卡計測試 經(jīng)過劈板透射的光能量，一個能量卡計測試經(jīng)過劈板反射的光能量，計算取樣劈板的取樣 率。這種方法有兩個缺點，第一，在線測量影響主光路的打靶能量，經(jīng)濟性差；第二，能量卡 計的檢定由計量機構(gòu)完成，卡計的檢定條件和使用條件往往不同，導(dǎo)致傳遞后的儀器測試 結(jié)果置信度較低。另一種是在鍍膜時采用同材料的小口徑元件鍍樣片，測試樣片的取樣率 來獲取取樣劈板的取樣率。這種方法缺點是在元件的不同區(qū)域，膜層的一致性有差異，采用 樣片取代測量結(jié)果更不可靠。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種可解決傳統(tǒng)取樣劈 板取樣率測試時的不足以及提高測試結(jié)果置信度的大口徑取樣劈板取樣率測試裝置及測 試方法。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：本發(fā)明提供了一種大口徑取樣劈板取樣率測試裝置， 其特殊之處在于：所述大口徑取樣劈板取樣率測試裝置包括激光器、耦合器、準直擴束鏡、 分光鏡、掃描裝置、匯聚鏡、第一積分球探測器、第二積分球探測器、量值溯源板以及用于采 集第一積分球探測器、第二積分球探測器電壓值及控制掃描裝置掃描的采集控制計算機； 所述耦合器、準直擴束鏡以及分光鏡依次設(shè)置在激光器的出射光路上；所述分光鏡將入射 至分光鏡的激光分為透射光以及反射光；所述掃描裝置、匯聚鏡以及第一積分球探測器依 次設(shè)置在經(jīng)分光鏡所形成的透射光所在的光路上；所述第二積分球探測器設(shè)置在經(jīng)分光鏡 所形成的反射光所在的光路上；所述采集控制計算機分別與第一積分球探測器、第二積分 球探測器以及掃描裝置相連；被測大口徑取樣劈板或所述量值溯源板設(shè)置在掃描裝置上。
[0006] 上述量值溯源板是表面潔凈的已知折射率的量值溯源板。
[0007] 上述量值溯源板在掃描裝置上的位置與被測大口徑取樣劈板在掃描裝置上的位 置是重合的。
[0008] 上述量值溯源板包括反射面，所述被測大口徑取樣劈板包括取樣面；所述量值溯 源板設(shè)置在掃描裝置上的反射面與被測大口徑取樣劈板設(shè)置在掃描裝置上的取樣面是重 合的。
[0009] 上述第一積分球探測器以及第二積分球探測器均包括接收口；所述掃描裝置、匯 聚鏡以及第一積分球探測器的接收口依次設(shè)置在經(jīng)分光鏡所形成的透射光所在的光路上； 所述第二積分球探測器的接收口設(shè)置在經(jīng)分光鏡所形成的反射光所在的光路上。
[0010] 一種基于如上所述的大口徑取樣劈板取樣率測試裝置的測試方法，其特殊之處在 于：所述方法包括以下步驟：
[0011] 1)按如上所述的大口徑取樣劈板取樣率測試裝置的組成及位置或連接關(guān)系組裝 大口徑取樣劈板取樣率測試裝置；
[0012] 2)開啟激光器，使激光器所產(chǎn)生的激光經(jīng)耦合器耦合至準直擴束鏡；
[0013] 3)將擴束后的激光經(jīng)分光鏡分光，并形成透射光以及反射光；透射光注入到由掃 描裝置承載的被測大口徑取樣劈板上，經(jīng)被測大口徑取樣劈板反射取樣，再經(jīng)匯聚鏡匯聚 到第一積分球探測器的接收口，由第一積分球探測器測試經(jīng)大口徑取樣劈板反射的光強信 息；反射光注入第二積分球探測器的接收口，由第二積分球探測器監(jiān)視擴束鏡輸出的光強 信息；
[0014] 4)由采集控制計算機同步采集第一積分球探測器以及第二積分球探測器的電壓 值；通過采集控制計算機控制掃描裝置，使測試系統(tǒng)實現(xiàn)對被測大口徑取樣劈板的全口徑 的掃描測量；
[0015] 5)將表面潔凈的已知折射率的量值溯源板置于被測大口徑取樣劈板的工位，使量 值溯源板的前表面與被測大口徑取樣劈板的取樣面重合；根據(jù)菲涅爾反射公式計算，得到 理論的量值溯源板的反射率為IV由第一積分球探測器和第二積分球探測器獲取的電壓值 分別為 Vl和v2 ;當更換為被測大口徑取樣劈板時，第一積分球探測器和第二積分球探測器 獲取的電壓值分別為v1(/和％/ ;則被測大口徑取樣劈板的在該位置處的取樣率為：
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種大口徑取樣劈板取樣率測試裝置，其特征在于：所述大口徑取樣劈板取樣率測 試裝置包括激光器、耦合器、準直擴束鏡、分光鏡、掃描裝置、匯聚鏡、第一積分球探測器、 第二積分球探測器、量值溯源板以及用于采集第一積分球探測器、第二積分球探測器電壓 值及控制掃描裝置掃描的采集控制計算機；所述耦合器、準直擴束鏡以及分光鏡依次設(shè)置 在激光器的出射光路上；所述分光鏡將入射至分光鏡的激光分為透射光以及反射光；所述 掃描裝置、匯聚鏡以及第一積分球探測器依次設(shè)置在經(jīng)分光鏡所形成的透射光所在的光路 上；所述第二積分球探測器設(shè)置在經(jīng)分光鏡所形成的反射光所在的光路上；所述采集控制 計算機分別與第一積分球探測器、第二積分球探測器以及掃描裝置相連；被測大口徑取樣 劈板或所述量值溯源板設(shè)置在掃描裝置上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的大口徑取樣劈板取樣率測試裝置，其特征在于：所述量值溯 源板是表面潔凈的已知折射率的量值溯源板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的大口徑取樣劈板取樣率測試裝置，其特征在于：所述量值溯 源板在掃描裝置上的位置與被測大口徑取樣劈板在掃描裝置上的位置是重合的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的大口徑取樣劈板取樣率測試裝置，其特征在于：所述量值溯 源板包括反射面，所述被測大口徑取樣劈板包括取樣面；所述量值溯源板設(shè)置在掃描裝置 上的反射面與被測大口徑取樣劈板設(shè)置在掃描裝置上的取樣面是重合的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的大口徑取樣劈板取樣率測試裝置，其特征在于： 所述第一積分球探測器以及第二積分球探測器均包括接收口；所述掃描裝置、匯聚鏡以及 第一積分球探測器的接收口依次設(shè)置在經(jīng)分光鏡所形成的透射光所在的光路上；所述第二 積分球探測器的接收口設(shè)置在經(jīng)分光鏡所形成的反射光所在的光路上。
6. -種基于如權(quán)利要求5所述的大口徑取樣劈板取樣率測試裝置的測試方法，其特征 在于：所述方法包括以下步驟： 1) 按權(quán)利要求1所述的大口徑取樣劈板取樣率測試裝置的組成及位置或連接關(guān)系組 裝大口徑取樣劈板取樣率測試裝置； 2) 開啟激光器，使激光器所產(chǎn)生的激光經(jīng)耦合器耦合至準直擴束鏡； 3) 將擴束后的激光經(jīng)分光鏡分光，并形成透射光以及反射光；透射光注入到由掃描裝 置承載的被測大口徑取樣劈板上，經(jīng)被測大口徑取樣劈板反射取樣，再經(jīng)匯聚鏡匯聚到第 一積分球探測器的接收口，由第一積分球探測器測試經(jīng)大口徑取樣劈板反射的光強信息； 反射光注入第二積分球探測器的接收口，由第二積分球探測器監(jiān)視擴束鏡輸出的光強信 息； 4) 由采集控制計算機同步采集第一積分球探測器以及第二積分球探測器的電壓值； 通過采集控制計算機控制掃描裝置，使測試系統(tǒng)實現(xiàn)對被測大口徑取樣劈板的全口徑的掃 描測量； 5) 將表面潔凈的已知折射率的量值溯源板置于被測大口徑取樣劈板的工位，使量值溯 源板的前表面與被測大口徑取樣劈板的取樣面重合；根據(jù)菲涅爾反射公式計算，得到理論 的量值溯源板的反射率為A，由第一積分球探測器和第二積分球探測器獲取的電壓值分別 為 Vl和v2 ;當更換為被測大口徑取樣劈板時，第一積分球探測器和第二積分球探測器獲取 的電壓值分別為v1(/和％/ ;則被測大口徑取樣劈板的在該位置處的取樣率為：
7. -種基于如權(quán)利要求6所述的測試方法的取樣率均勻性測試方法，其特征在于：所 述取樣率均勻性測試方法包括以下步驟： 1) 通過權(quán)利要求6所述的大口徑取樣劈板取樣率測試方法對大口徑取樣劈板的局部 位置進行取樣率測試； 2) 通過掃描的方式使激光束對大口徑取樣劈板整體進行掃描測量，實現(xiàn)對大口徑取樣 劈板的全口徑測量，則第i步掃描時取樣劈板的取樣率可表示為：
所述大口徑取樣劈板的平均取樣率7以及取樣率均勻性σ分別為：
【文檔編號】G01M11/02GK104155085SQ201410320484
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】陳永權(quán), 段亞軒, 李坤, 趙建科, 孫策, 聶申 申請人:中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機械研究所