CN111650163B - 一种高功率激光增透膜透过率测量方法及其测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高功率激光增透膜透过率测量技术，具体涉及一种高功率激光增透膜透过率测量方法，以解决现有的增透膜透过率测量精确度低的问题。本发明所采用的技术方案为；一种高功率激光增透膜透过率测量方法，首先，控制计算机控制激光光源设备输出准直光束；其次，通过干涉光路将准直光束分为两束光，并调节干涉光路，使两束光在探测系统中形成第一干涉条纹图像；再次，样品台将待测透射元件切入干涉光路中，在探测系统中形成第二干涉条纹图像；最后，控制计算机对第一干涉条纹图像和第二干涉条纹图像进行滤波去噪处理并计算增透膜透过率；本发明还提供了一种高功率激光增透膜透过率测量装置。

Description

一种高功率激光增透膜透过率测量方法及其测量装置

技术领域

本发明涉及高功率激光增透膜透过率测量技术，具体涉及一种高功率激光增透膜透过率测量方法及其测量装置。

背景技术

在高功率激光系统中，为了减少激光能量的损耗，通常会在透射元件表面镀增透膜。膜层透射率是评价镀膜质量的主要指标，并影响激光系统的工作性能和安全性，因此，准确测量增透膜的透射率具有重要意义。

目前测量增透膜透过率主要采用直接比率法，即分别测量入射激光通量Pi和透射激光通量Po，通过透过率计算公式T＝(Po/Pi)得到增透膜透过率。

上述增透膜透过率测量方式分为单光路法和双光路法两种。单光路法是采用单一探测器先后测量无待测元件和有待测元件时的光通量，测量重复性和准确度易受光源输出功率波动的影响；双光路法是采用双探测器分别同时测量无待测元件光路(参考光路)和有待测元件光路(测量光路)的光通量，测量重复性和准确度易受双探测器不一致性的影响。因此，直接比率测量方法难以满足高功率激光增透膜透过率的测量精度要求。

发明内容

本发明目的在于提供了一种高功率激光增透膜透过率测量方法及其测量装置，用以克服现有直接比率测量方法测量增透膜透过率，存在测量重复性和准确度差、测量精确度低的技术问题。

本发明所采用的技术方案为：一种高功率激光增透膜透过率测量方法，包括以下步骤：

1)控制计算机控制激光光源设备输出准直光束；

2)通过干涉光路将准直光束分为两束光，并调节干涉光路，使两束光在探测系统中形成第一干涉条纹图像；

3)样品台将待表面镀增透膜的测透射元件切入干涉光路中，调整待测透射元件的方位角，在探测系统中形成第二干涉条纹图像；

4)首先，控制计算机对第一干涉条纹图像和第二干涉条纹图像进行滤波去噪处理；

其次，控制计算机从滤波去噪后的第一干涉条纹图像中提取第一干涉条纹强度的最大值I_max和最小值I_min，并计算第一干涉条纹图像的对比度v；

再次，控制计算机从滤波去噪后的第二干涉条纹图像中提取第二干涉条纹强度的最大值I_max′和最小值I_min′，并计算第二干涉条纹图像的对比度v′；

最后，控制计算机得到待测透射元件的对比度的变化量为：dv＝v′-v；

5)根据下述公式计算待测透射元件透过率T：

6)将待测透射元件多次切入和切出光路进行测量，求得待测透射元件透过率T的平均值作为待测透射元件透过率的测量值。

进一步地，步骤4)中，第一干涉条纹图像的对比度v的计算公式为：

第二干涉条纹图像的对比度v′的计算公式为：

本发明还提供了一种高功率激光增透膜透过率测量装置，包括设置在工作台上的激光光源设备、样品台、干涉光路、探测系统以及控制计算机，所述激光光源设备输出的准直光束经干涉光路干涉后在探测系统中形成干涉条纹图像；所述样品台将表面镀增透膜的待测透射元件切入或切出干涉光路；所述激光光源设备和探测系统均通过信号线缆与控制计算机相连。

进一步地，所述干涉光路包括矩形分布且相互平行的第一分光镜、第一反射镜、第二分光镜和第二反射镜，所述激光光源设备设在第一分光镜入射面一侧，所述探测系统设在在第二分光镜出射面一侧；

所述第一分光镜产生的透射光依次通过第一反射镜反射和第二分光镜透射后入射至探测系统，所述第一分光镜产生的反射光依次通过第二反射镜反射和第二分光镜反射后入射至探测系统。

进一步地，所述样品台设置在第一反射镜和第二分光镜之间，所述样品台可在工作台上平移和转动。

进一步地，所述第一反射镜和第二反射镜均可进行方位俯仰的二维调节。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

一、本发明使用双光束的干涉光路对增透膜透过率进行测量，即通过单一探测系统同时对有待测透射元件光路和无待测透射元件光路进行探测，使探测系统获得干涉条纹图像，然后控制计算机计算待测透射元件透过率，避免了双探测器测量性能不一致和激光光源波动对透过率测量的影响，实现了高功率激光增透膜高透过率的精确测量。

二、本发明多次将待测透射元件切入和切出光路进行测量，求得待测透射元件透过率平均值作为待测透射元件透过率的测量值，提高了高功率激光增透膜透过率测量的准确度。

三、本发明由于干涉条纹的对比度受光源波动的影响极小，故该方法也有效减小了光源稳定性对测量重复性的影响。

附图说明

图1为本发明一种高功率激光增透膜透过率测量装置的结构图。

图中1-激光光源设备，2-第一分光镜，3-第一反射镜，4-第二分光镜，5-第二反射镜，6-样品台，7-探测系统，8-控制计算机。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例并非对本发明的限制。

本实施例中的一种高功率激光增透膜透过率测量方法，包括以下步骤：

1)控制计算机8控制激光光源设备1输出准直光束；

2)通过干涉光路将准直光束分为两束光，并调节干涉光路，使两束光在探测系统7中形成第一干涉条纹图像；

3)样品台6将表面镀增透膜的待测透射元件切入干涉光路中，调整待测透射元件的方位角，在探测系统7中形成第二干涉条纹图像；

4)首先，控制计算机8对第一干涉条纹图像和第二干涉条纹图像进行滤波去噪处理；

其次，控制计算机8从滤波去噪后的第一干涉条纹图像中提取第一干涉条纹强度的最大值I_max和最小值I_min，并计算第一干涉条纹图像的对比度v；

再次，控制计算机8从滤波去噪后的第二干涉条纹图像中提取第二干涉条纹强度的最大值I_max′和最小值I_min′，并计算第二干涉条纹图像的对比度v′；

最后，控制计算机8得到待测透射元件的对比度的变化量为：dv＝v′-v；

5)根据下述公式计算待测透射元件透过率T：

6)将待测透射元件多次切入和切出光路进行测量，求得待测透射元件透过率T的平均值作为待测透射元件透过率的测量值。

步骤4)中，第一干涉条纹图像的对比度v的计算公式为：

第二干涉条纹图像的对比度v′的计算公式为：

如图1所示，本发明还提供了一种高功率激光增透膜透过率测量装置，包括设置在工作台上的激光光源设备1、样品台6、干涉光路、探测系统7以及控制计算机8，所述激光光源设备1输出的准直光束经干涉光路干涉后在探测系统7中形成干涉条纹图像；所述样品台6将表面镀增透膜的待测透射元件切入或切出干涉光路；所述激光光源设备1和探测系统7均通过信号线缆与控制计算机8相连。

所述干涉光路包括矩形分布且相互平行的第一分光镜2、第一反射镜3、第二分光镜4和第二反射镜5，所述激光光源设备1设在第一分光镜2入射面一侧，所述探测系统7设在在第二分光镜4出射面一侧；

所述第一分光镜2产生的透射光依次通过第一反射镜3反射和第二分光镜4透射后入射至探测系统7，所述第一分光镜2产生的反射光依次通过第二反射镜5反射和第二分光镜4反射后入射至探测系统7。

所述样品台6设置在第一反射镜3和第二分光镜4之间，所述样品台6可在工作台上平移和转动。

所述第一反射镜3和第二反射镜5均可进行方位俯仰的二维调节。

本发明使用双光束的干涉光路对增透膜透过率进行测量，通过探测系统7对干涉条纹强度的探测，控制计算机8提取强度信息计算出对比度，基于待测透射元件透射率趋近于1的事实，以差分近似代替微分得到对比度的变化率，计算得到待测透射元件透过率，实现了高功率激光增透膜高透过率的精确测量。

以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种高功率激光增透膜透过率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)控制计算机(8)控制激光光源设备(1)输出准直光束；

2)通过干涉光路将准直光束分为两束光，并调节干涉光路，使两束光在探测系统(7)中形成第一干涉条纹图像；

3)样品台(6)将表面镀增透膜的待测透射元件切入干涉光路中，调整待测透射元件的方位角，在探测系统(7)中形成第二干涉条纹图像；

4)首先，控制计算机(8)对第一干涉条纹图像和第二干涉条纹图像进行滤波去噪处理；

其次，控制计算机(8)从滤波去噪后的第一干涉条纹图像中提取第一干涉条纹强度的最大值I_max和最小值I_min，并计算第一干涉条纹图像的对比度v；

第一干涉条纹图像的对比度v的计算公式为：

再次，控制计算机(8)从滤波去噪后的第二干涉条纹图像中提取第二干涉条纹强度的最大值I_max′和最小值I_min′，并计算第二干涉条纹图像的对比度v′；

第二干涉条纹图像的对比度v′的计算公式为：

最后，控制计算机(8)得到待测透射元件对比度的变化量为：dv＝v′-v；

5)根据下述公式计算待测透射元件透过率T：

6)将待测透射元件多次切入和切出光路进行测量，求得待测透射元件透过率T的平均值作为待测透射元件透过率的测量值。

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