一種光腔衰蕩高反射率測量的數(shù)據(jù)處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于測量光學(xué)元件參數(shù)的方法，特別涉及一種用于測量高反射光 學(xué)元件反射率的數(shù)據(jù)處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，高反射率薄膜光學(xué)元件在大型激光系統(tǒng)、激光陀螺、引力波測量和痕量 氣體檢測等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。目前光腔衰蕩技術(shù)是精確測量高反射光學(xué)元 件反射率的主要方法（李斌成，龔元；光腔衰蕩高反射率測量綜述，《激光與光電子學(xué)進(jìn) 展》，2010, 47:021203)。中國專利申請?zhí)?8114152. 8的發(fā)明專利"一種反射鏡高反射率的 測量方法"，采用脈沖激光系統(tǒng)作光源，入射到兩塊高反鏡組成的光學(xué)諧振腔，光電探測器 在出射腔鏡后接收光腔指數(shù)衰減信號，分別確定直腔衰蕩時間T 1和折疊腔衰蕩時間τ 2， 計(jì)算得到待測光學(xué)元件的反射率Rx。由于脈沖激光光束質(zhì)量差、衰蕩腔內(nèi)存在模式競爭等 因素，測量精度受到限制，而且所使用的脈沖激光器造價(jià)高，系統(tǒng)成本高，不利于推廣使用。 中國專利申請?zhí)?00610165082. 0的發(fā)明專利"高反鏡反射率的測量方法"提出將連續(xù)激 光沿衰蕩腔光軸入射，當(dāng)光腔衰蕩信號幅值大于設(shè)定的閾值時觸發(fā)關(guān)閉激光束，探測指數(shù) 衰減信號并擬合得到腔鏡和測試鏡的反射率。該方法裝置簡單，精度高，但對整個系統(tǒng)的 準(zhǔn)直要求很高，且必須對腔鏡進(jìn)行精密調(diào)節(jié)。中國專利申請?zhí)?00710098755. X的發(fā)明專 利"基于半導(dǎo)體自混合效應(yīng)的高反射率測量方法"、中國專利申請?zhí)?00810102778. 8的發(fā) 明專利"基于頻率選擇性光反饋光腔衰蕩技術(shù)的高反射率測量方法"以及中國專利申請?zhí)?200810055635. 4的發(fā)明專利"一種用于測量高反射率的裝置"均使用連續(xù)光腔衰蕩方法，連 續(xù)激光由方波調(diào)制并沿衰蕩腔光軸入射，在調(diào)制方波的下降沿記錄光腔衰蕩信號，單指數(shù) 擬合得到衰蕩時間，進(jìn)而得到反射率結(jié)果，具有測量精度高、光路容易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)。上述方 法均針對單點(diǎn)反射率測量，易亨瑜等提出的大口徑反射率掃描系統(tǒng)（易亨瑜，彭勇，胡曉 陽；大口徑元件反射率的鏡面掃描精密測量系統(tǒng)，《強(qiáng)激光與粒子束》，2005, 17:1601)以 I. 315um的YAG激光器為光源實(shí)現(xiàn)了大口徑反射光學(xué)元件直徑方向的反射率掃描測量；中 國專利申請?zhí)?01010608932. 6的發(fā)明專利"一種反射率綜合測量方法"給出了反射率均勻 性測量方法；中國專利申請?zhí)?01210172475. X的發(fā)明專利"大口徑反射光學(xué)元件高反射率 掃描測量多波長集成方法"提出將多個不同波長的高反射率測量裝置集成在一起，各波長 激光器共用一臺二維位移系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一臺測試儀器可以對多個波長處的高反射率二維成 像掃描測量。
[0003] 在這些反射率測量方法中，反射率均通過擬合衰蕩信號獲取衰蕩時間得到，本專 利作為現(xiàn)有技術(shù)的完善和補(bǔ)充，提出了一種光腔衰蕩高反射率測量的數(shù)據(jù)處理方法，通過 分析大口徑反射元件反射率均勻性測試過程中待測光學(xué)元件不同位置反射率值與相應(yīng)衰 蕩信號幅值間的關(guān)系，利用數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)由衰蕩信號幅值計(jì)算得到待測光學(xué)元件反 射率。同時還可分析得到光在衰蕩腔來回反射時兩次透射光間相位延遲的余弦值，用于判 斷衰蕩光腔調(diào)節(jié)狀況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為：作為現(xiàn)有技術(shù)的完善和補(bǔ)充，提出了一種光腔衰蕩 高反射率測量的數(shù)據(jù)處理方法，實(shí)現(xiàn)由衰蕩信號幅值計(jì)算待測光學(xué)元件反射率。
[0005] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：一種光腔衰蕩高反射率測量的數(shù)據(jù) 處理方法，其特征在于：基于光腔衰蕩法測量高反射光學(xué)元件的反射率，記錄多次反射率值 艮及相應(yīng)的衰蕩信號幅值A(chǔ)，令y = 1/A、x = Rx，利用二次多項(xiàng)式y(tǒng) = ad+aj+a#2對所記錄數(shù) 據(jù)擬合得到各擬合系數(shù)和a2;據(jù)待測腔透射光強(qiáng)函數(shù)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光腔衰蕩高反射率測量的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于；基于光腔衰蕩法測量 高反射光學(xué)元件的反射率，記錄多次反射率值馬及相應(yīng)的衰蕩信號幅值A(chǔ)，令y= 1/A、 X=馬，利用二次多項(xiàng)式y(tǒng)=ac+aiX+a2X2對所記錄數(shù)據(jù)擬合得到各擬合系數(shù)a。、ai和a2; 據(jù)待測腔透射光強(qiáng)函數(shù)
其中Ita)為透射光強(qiáng)，Ih(A)為入 射光強(qiáng)，衣為初始腔平均反射率，Ri、R2分別為禪合腔鏡和出射腔鏡反射率，5為激光在衰 蕩腔內(nèi)往返反射一次后兩透射波相位延遲，則據(jù)
可由測得幅 值計(jì)算相應(yīng)待測光學(xué)元件反射率，分析R'y與通過衰蕩時間確定待測光學(xué)元件反射率Ry的 差值，可驗(yàn)證該方法的有效性；同時，激光在本衰蕩腔內(nèi)往返一次后兩透射波相位延遲5 余弦值可由
計(jì)算得到，該值反映了所建立的光腔衰蕩高反射率測試系統(tǒng)的 光路調(diào)節(jié)狀況，光路調(diào)節(jié)時應(yīng)使cos5盡量接近于1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光腔衰蕩高反射率測量的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于： 所述的光腔衰蕩法測量高反射光學(xué)元件反射率所使用的初始腔可W為直型腔或折疊腔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光腔衰蕩高反射率測量的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于： 所述的光腔衰蕩法測量高反射光學(xué)元件反射率所使用的激光光源可W為脈沖光源或連續(xù) 光源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光腔衰蕩高反射率測量的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于： 所述的記錄多次反射率值為大口徑光學(xué)元件不同位置的反射率，用于擬合的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)應(yīng)大 于等于10且數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)越多擬合誤差越小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光腔衰蕩高反射率測量的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于： 所述的記錄的衰蕩信號幅值A(chǔ)為對測得的衰蕩信號做單指數(shù)擬合y=a*exp(-VT) +b時 的擬合系數(shù)a或所記錄衰蕩信號前3點(diǎn)平均值。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種光腔衰蕩高反射率測量的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于：在基于光腔衰蕩法測量大口徑光學(xué)元件高反射率時，分析大口徑光學(xué)元件反射率均勻性測試過程中待測光學(xué)元件不同位置反射率值與相應(yīng)衰蕩信號幅值間的關(guān)系，通過二次多項(xiàng)式擬合等處理方法，利用擬合參數(shù)及衰蕩信號幅值計(jì)算得到待測光學(xué)元件反射率，通過與光腔衰蕩方法得到反射率結(jié)果對比，印證了該方法的有效性。同時，利用擬合參數(shù)還可計(jì)算得到激光在衰蕩腔內(nèi)往返一次后兩透射波相位延遲δ的余弦值cosδ，該值表征了所建立的光腔衰蕩高反射率測試系統(tǒng)光路調(diào)節(jié)狀況，cosδ越接近于1說明光腔調(diào)節(jié)越好。
【IPC分類】G01M11-02
【公開號】CN104792501
【申請?zhí)枴緾N201510198761
【發(fā)明人】韓艷玲, 李斌成, 崔浩, 周勝
【申請人】中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月24日