[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

摘要

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。本发明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，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，当自准直光管精度为1时，入射角度控制精度可达到0.5量级。

主权项

一种能精确控制入射角的分光镜测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、搭建光路1.1)将可调谐激光器(1)、准直镜(2)、小孔光阑、第一平面反射镜(4)依次设置；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(4)的反射光路上设置五棱镜(6)；1.3)在所述五棱镜(6)的出射光路上设置第二平面反射镜(8)；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(1)发出的激光经准直镜(2)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(4)，使所述小口径光束通过所述第一平面反射镜(4)折转，入射至五棱镜(6)；2.1.4)调节五棱镜(6)姿态，使被五棱镜(6)入射面反射的光束入射至第一平面反射镜(4)，经第一平面反射镜(4)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(8)，使被五棱镜(6)折转90°后的光束经第二平面镜反射后，再次进入五棱镜(6)，经五棱镜(6)折转90°后入射至第一平面反射镜(4)，被第一平面反射镜(4)反射后，进入所述小孔光阑的中心孔；2.2)待测分光镜(7)45°入射光路自准；2.2.1将所述五棱镜(6)替换为待测分光镜(7)；2.2.2调节待测分光镜(7)姿态，使待测分光镜(7)反射偏转之后的光被第二平面反射镜(8)反射回待测分光镜(7)，再次偏转之后，入射至第一平面反射镜(4)，经第一平面反射镜(4)反射后进入所述小孔光阑的中心孔；2.3)待测分光镜(7)45°基准标定；定义待测分光镜(7)面对第一平面反射镜(4)的面为第一入射面，待测分光镜(7)背离第一平面反射镜(4)的面为第二入射面；使用自准直光管(9)垂直入射待测分光镜(7)的第二入射面，进行待测分光镜(7)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(12)或者口径大于待测分光镜(7)口径且不拦光的不可调光阑，将第二平面反射镜(8)替换为第一激光功率计(10)，在待测分光镜(7)第一入射面的透射方向放置第二激光功率计(11)；所述第一激光功率计(10)与可调谐激光器(1)之间的光程与第二激光功率计(11)与可调谐激光器(1)之间的光程相等；3.2)调节可调光阑(12)使入射至第一平面反射镜(4)的光束达到合适口径；3.3)测量；第一种情形：若待测分光镜(7)为波长分光镜；3.3.1)测量待测分光镜(7)对不同角度入射光的反射效率ηR(θ)；3.3.1.1)调节待测分光镜(7)姿态，利用自准直光管(9)控制入射角度，利用第一激光功率计(10)测得经待测分光镜(7)反射之后的反射光强度IR1(θ)；3.1.1.2)移除待测分光镜(7)，利用第二激光功率计(11)测得测量光束的入射强度IR0(θ)；3.1.1.3)利用下式计算待测分光镜(7)对不同角度入射光的反射效率ηR(θ)：ηR(θ)=IR1(θ)IR0(θ);]]>3.3.2)测量待测分光镜(7)对不同角度入射光的反射效率ηT(θ)；3.3.2.1)将待测分光镜(7)加入光路，利用步骤2.3)中自准直光管(9)标定的45°基准进行自准，调节可调谐激光器(1)的输出波长为待测分光镜(7)设计的透射光波长；3.3.2.2)调节待测分光镜(7)姿态，通过自准直光管(9)控制入射角度，利用第二激光功率计(11)测得经待测分光镜(7)透射之后的透射光强度IT1(θ)；3.3.2.3)移除待测分光镜(7)，利用第二激光功率计(11)测得测量光束的入射强度IT0(θ)；3.3.2.4)利用下式计算待测分光镜(7)对不同角度入射光的透射效率ηT(θ)：ηT(θ)=IT1(θ)IT0(θ);]]>第二种情形：若待测分光镜(7)为光强分光镜；3.1.1)调节待测分光镜(7)姿态，通过自准直光管(9)控制入射角度，利用第一激光功率计(10)测得经待测分光镜(7)反射之后的反射光强度IR1(θ)，利用第二激光功率计(11)测得经待测分光镜(7)透射之后的透射光强度IT1(θ)；3.1.2)利用下式计算待测分光镜(7)对不同角度入射光，其透射光与反射光之比K：