[发明专利]一种同时测量高反射/高透射光学元件的反射率、透过率、散射损耗和吸收损耗的方法

说明书

本发明涉及一种同时测量高反射/高透射光学元件的反射、透过、散射和吸收的方法，该方法基于光腔衰荡技术，先测量初始光学谐振腔的衰荡时间τ₀，然后加入待测高反射/高透射光学元件，测量测试光学谐振腔的衰荡时间τ₁，经计算得到高反射/高透射光学元件的反射率/透过率；同时测量高反射/高透射光学元件的透射/反射光强信号和散射光强信号与输出腔镜的透射光强信号的比值，通过定标得到高反射/高透射光学元件的反射率、透过率和散射损耗；光学元件的吸收损耗通过反射率、透过率和散射损耗求得。该测量方法不仅可测量高反射/高透射光学元件的反射率、透过率、散射损耗和吸收损耗，而且可对其分布实现高分辨率二维成像。

技术领域

本发明涉及用于测量高反射/高透射光学元件的光学特性的技术领域，特别涉及一种基于光腔衰荡技术能测量高反射/光学元件的反射率、透过率、散射损耗和吸收损耗的方法。

背景技术

高反射/高透射光学元件广泛使用于高能激光、引力波探测、激光陀螺等技术领域中。精确测量高反射元件和高透射元件的光学特性尤为重要。

高反光学元件反射率测量主要基于光腔衰荡技术(李斌成，龚元；光腔衰荡高反射率测量综述，《激光与光电子学进展》，2010,47:021203)。中国专利申请号98114152.8的发明专利“一种反射镜高反射率的测量方法”、中国专利申请号200610011254.9的发明专利“一种高反镜反射率的测量方法”、中国专利申请号200610165082.0的发明专利“高反镜反射率的测量方法”、中国专利申请号200710098755.X的发明专利“基于半导体自混合效应的高反射率测量方法”、中国专利申请号200810102778.8的发明专利“基于频率选择性光反馈光腔衰荡技术的高反射率测量方法”、中国专利申请号200810055635.4的发明专利“一种用于测量高反射率的装置”均是使用光腔衰荡技术测量其高反射镜的反射率。高透射光学元件透过率测量同样可以采用光腔衰荡技术。中国专利申请号201010295724.5的发明专利“一种光学元件的透射损耗测量方法”使用连续光腔衰荡技术测量高透射光学元件的透过率。光腔衰荡技术解决了高反射/高透射光学元件反射率/透过率测量问题。

对高透射/高反射光学元件的反射率/透过率的测量则仍然采用分光光度技术。中国专利申请号201210524943.5的发明专利“一种光学元件透过率的测量方法及装置”、中国专利申请号201310013193.X的发明专利“一种光刻机中照明系统各光学组件透过率的测量装置及测量方法”通过分光光度法将特定波长的激光光束进行分束，得到两束光分别通过参考光路和测试光路来测量光学元件的透过率。分光光度技术也可以来测量光学元件的反射率。

光学元件的散射损耗大多数是通过积分散射仪测得。对高反射/高透射光学元件的单点反射率、透过率和散射损耗用不同装置分别测量不能保证其测试的是同一个位置，元件处于同一个状态，而且装置复杂、操作麻烦、耗时耗力。目前未见能同时测量高反射/高透射光学元件的反射率、透过率、散射损耗和吸收损耗的测量方法，因此发展一种能够同时测量高反射/高透射光学元件的反射率、透过率、散射损耗和吸收损耗，并可以满足其二维扫描成像的测量方法十分必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：将基于光腔衰荡技术的高反射率/透过率测量方法，基于分光光度技术的反射率/透过率测量方法和基于积分散射的散射损耗测量方法集成起来，采用同一个激光光源，实现高反射/高透射光学元件的反射率、透过率、散射损耗和吸收损耗的同时测量，还可以满足光学元件二维扫描成像测量，并具有测量精度高等优点。

其实现步骤如下：