CN105527252A - 一种光学元件反射率测量仪 - Google Patents

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吕海兵
苗心向
牛龙飞
周国瑞
刘昊
李可欣
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    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity

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Abstract

本发明提供了一种光学元件反射率测量仪，用于光学元件反射率的测量。本发明的光学元件反射率测量仪采用光电二极管采集光学元件或光学标准片的反射光并转换为电信号，电信号再经过前置放大器和锁相放大器放大后，得到与信号光强度成正比的直流电压信号。该仪器以测量光学标准片反射光所获得的直流电压信号为基准，测量待测元件反射光所获得的直流电压信号与基准比对，获得待测光学元件的反射率。本发明结构简单，易于实现，测量精度高，且能够实现对光学元件反射率的在线测量。

Description

一种光学元件反射率测量仪
技术领域
本发明属于仪器科学领域，具体涉及一种光学元件反射率测量仪。
背景技术
在国家许多重要的应用工程和科研试验中，如高功率大型激光器试验，都需要大口径的光学元件，而光学元件的质量是保障整个试验成功的重要因素，所以需要对大口径光学元件的重要性能反射率进行高精度的测量。随着激光技术的迅速发展，对激光膜层的性能提出了越来越高的要求，其中激光膜层的反射率是膜层最重要的参数之一。由于对某些膜层反射率所提出的精度要求较高，例如：低反射率R<0.5%，高反射率R>99.7%。
现有测量光学元件的反射率一般利用的分光光度计测量透光率，然后再换算成反射率的方法，无法达到更高的精度要求，需要寻求新的测量仪器和新的测量方法。目前某些分光光度计上带有测量反射率的附件装置，但是这种仪器也有其缺点，就是采用光电倍增管作为探测器，只能在黑暗的环境中使用，且测量光学元件尺寸受到限制，不能满足在线测量光学元件反射率的要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种光学元件反射率测量仪。
本发明的光学元件反射率测量仪，包括激光器，斩光器，样品装卡台，光学标准片，光电二极管，前置放大器，锁相放大器和计算机；
所述的激光器输出的激光经斩光器调制后变成脉冲光，脉冲光直接照射光学标准片或者待测光学元件，从光学标准片或者待测光学元件反射的反射光被光电二极管接收并转换为电信号，电信号分别经过前置放大器和锁相放大器放大后输出与反射光强成正比的直流电压，直流电压被计算机接收和显示。
所述的激光器的输出激光为连续光，功率小于20mW；
所述的斩光器调制激光器输出的连续光而产生的脉冲光的频率大于1000Hz。
所述的光学标准片的反射率小于等于4%。
本发明的工作过程为：
a.将反射率为固定值Rs的光学标准片装卡在样品装卡台上；
b.斩光器、前置放大器、锁相放大器和计算机上电；
c.开启激光器，调整功率，使其输出功率小于20mW，输出连续激光；
d.利用计算机读取此时锁相放大器输出的直流电压值V1，将V1作为参考电压；
e.关闭激光器或者遮挡激光，取下光学标准片，将待测光学元件装卡在样品装卡台上；
f.开启激光器或者移开遮光板，利用计算机读取此时的锁相放大器输出的直流电压值V2；
g.步骤f测得的电压值V2与步骤d测得的电压值V1比对，根据公式R=Rs×V2/V1得到待测光学元件的反射率R；
h.关闭激光器、斩光器、前置放大器、锁相放大器和计算机。
本发明采用常规的光电二极管作为光敏元件采集光信号，可在常规条件下使用，采用锁相放大器对信号进行放大，能够在强的噪声和干扰背景中检测到有用的信号。本发明结构简单，易于实现，适合在线测量光学元件对固定波长激光的反射率。
附图说明
图1为本发明的光学元件反射率测量仪的结构示意图；
图中，1.激光器2.斩光器3.样品装卡台4.光学标准片5.光电二极管6.前置放大器7.锁相放大器8.计算机。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明。
实施例1
参见图1，本发明的光学元件反射率测量仪包括激光器1，斩光器2，样品装卡台3，光学标准片4，光电二极管5，前置放大器6，锁相放大器7和计算机8；
所述的激光器1输出的激光经斩光器2调制后变成脉冲光，脉冲光直接照射在放置于样品装卡台3上的光学标准片4或者待测光学元件，从光学标准片4或者待测光学元件反射的反射光被光电二极管5接收并转换为电信号，电信号分别经过前置放大器6和锁相放大器7放大后输出与反射光强成正比的直流电压，直流电压被计算机8接收和显示。
所述的激光器1的输出激光为连续光，功率小于20mW；
所述的斩光器2调制激光器1输出的连续光而产生的脉冲光的频率大于1000Hz。
所述的光学标准片4的反射率等于4%。
将反射率为固定值Rs的光学标准片装卡在样品装卡台上；斩光器、前置放大器、锁相放大器和计算机上电；开启激光器，调整功率，使其输出功率小于20mW；利用计算机读取此时锁相放大器输出的直流电压值V1；关闭激光器或者遮挡激光，取下光学标准片，将待测光学元件K9玻璃，入射激光与K9玻璃表面成45°角，装卡在样品装卡台上；开启激光器或者移开遮光板，利用计算机读取此时的锁相放大器输出的直流电压值V2；最后利用公式R=Rs×V2/V1得到待测光学元件的反射率R为1.012%。
实施例2
实施例2与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于更换一个反射率3.5%光学标准片4用于测量待测光学元件的反射率R。
本发明不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种光学元件反射率测量仪，其特征在于，包括激光器（1），斩光器（2），样品装卡台（3），光学标准片（4），光电二极管（5），前置放大器（6），锁相放大器（7）和计算机（8）；
所述的激光器（1）输出的连续激光经斩光器（2）调制后变成脉冲激光，脉冲激光直接照射在放置于样品装卡台(3)上的光学标准片（4），从光学标准片（4）反射的反射脉冲激光被光电二极管（5）接收并转换为脉冲电压信号，脉冲电压信号依次经过前置放大器（6）和锁相放大器（7）放大后，输出与反射光强成正比的直流电压信号，直流电压信号传输至计算机（8）。
2.根据权利要求1所述的光学元件反射率测量仪，其特征在于，所述的激光器（1）输出的连续激光，功率小于20mW。
3.根据权利要求1所述的光学元件反射率测量仪，其特征在于，所述的脉冲激光的频率大于1000Hz。
4.根据权利要求1所述的光学元件反射率测量仪，其特征在于，所述的光学标准片（4）的反射率小于等于4%。
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