[发明专利]一种能精确控制入射角的分光镜测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于分光镜测量领域，涉及一种能精确控制入射角的分光镜测量方法及装置。本发明适用于波长分光镜和光强分光镜的测量。

背景技术

分光镜是一种常见的光学元件，能按照不同的分光要求将一束光分为两部分，按照分光特性可以分为光强分光镜，波长分光镜和偏振分光镜。随着光学薄膜技术的发展，分光镜通常是在玻璃基底上镀若干层薄膜来实现分光要求。分光镜最常见的使用就是以一定的入射角度入射，其中45°入射角最为常见，而分光镜由于设计要求的不同，复杂分光膜对角度极其敏感，再加上镀膜工艺造成的偏差，容易造成最佳入射角的偏移。另外，当分光镜应用于光学系统中时，由于装配工艺的影响，装配入射角存在一定误差。入射角的改变会引起分光镜反射率、透过率的改变，降低分光镜的设计指标。因此需要在分光镜加工完成后，对设计入射角和入射角小角度变化范围内的反射率、透射率及其变化进行测量：一是检测设计的入射角在加工过程中是否有偏移，二是精确测量入射角小角度变化范围内的反射率和透射率变化，确定光路装配过程中的公差要求。

传统的分光镜分光比和反射透射率测量方法存在以下问题：为提高测量精度，其测试光路和方法往往比较复杂；另外，无法对入射角度及其小角度变化进行精确控制，测量误差大。

发明内容

为了解决传统分光镜分光比和反射透射率测量方法光路复杂、误差大的技术问题，本发明提供了一种能精确控制入射角的分光镜测量方法及装置，基于分光镜对部分光反射的特性，利用小孔光阑、五棱镜以及第二平面反射镜自准的方法(自准主要是指这三个元件)，降低了测量光路的误差；利用自准直光管垂直入射的方法解决了对45°入射角度基准的标定；利用自准直光管的角度检测功能实现了对分光镜入射角小角度变化的精确控制，角度控制范围与自准直光管视场有关。

本发明的技术解决方案是：

一种能精确控制入射角的分光镜测量方法，包括以下步骤：

步骤1、搭建光路

1.1)将可调谐激光器、准直镜、小孔光阑、第一平面反射镜依次设置；由于小孔光阑的中心孔直径D的大小与测量误差有关，D越小，测量误差越小；但是从光束能量和易于观察的角度来说，D太小导致人眼无法观测，因此所述小孔光阑的中心孔直径D＝0.1～1mm；

1.2)在所述第一平面反射镜的反射光路上设置五棱镜；

1.3)在所述五棱镜的出射光路上设置第二平面反射镜；

上述步骤1.1)-1.3)中，每设置一个光学元件，应调节该光学元件的俯仰，使经过该光学元件的光束位于水平平面内，这样在完成步骤1.3)后，经过所有光学元件的光束都位于同一水平平面内；

步骤2、在水平平面内进行光路调试

2.1)90°光路自准；

2.1.1)将可调谐激光器发出的激光经准直镜准直；

2.1.2)使准直后光束通过所述小孔光阑的中心孔，得到小口径光束；

2.1.3)调节第一平面反射镜，使所述小口径光束通过所述第一平面反射镜折转，入射至五棱镜；

2.1.4)调节五棱镜姿态，使被五棱镜入射面反射的光束入射至第一平面反射镜，经第一平面反射镜反射后，进入所述小孔光阑的中心孔；

2.1.5)调节第二平面反射镜，使被五棱镜折转90°后的光束经第二平面镜反射后，再次进入五棱镜，经五棱镜折转90°后入射至第一平面反射镜，被第一平面反射镜反射后，进入所述小孔光阑的中心孔；

2.2)待测分光镜45°入射光路自准；

2.2.1将所述五棱镜替换为待测分光镜；

2.2.2调节待测分光镜姿态，使待测分光镜反射偏转之后的光被第二平面反射镜反射回待测分光镜，再次偏转之后，入射至第一平面反射镜，经第一平面反射镜反射后进入所述小孔光阑的中心孔；

2.3)待测分光镜45°基准标定；

定义待测分光镜面对第一平面反射镜的面为第一入射面，待测分光镜背离第一平面反射镜的面为第二入射面；使用自准直光管垂直入射待测分光镜的第二入射面，进行待测分光镜45°基准标定；

步骤3、测量

3.1)将所述小孔光阑替换为可调光阑或者口径大于待测分光镜口径且不拦光的不可调光阑，将第二平面反射镜替换为第一激光功率计，在待测分光镜第一入射面的透射方向放置第二激光功率计；所述第一激光功率计与可调谐激光器之间的光程与第二激光功率计与可调谐激光器之间的光程相等；

3.2)调节可调光阑使入射至第一平面反射镜的光束达到合适口径；

3.3)测量；

第一种情形：若待测分光镜为波长分光镜；