[发明专利]高反射元件在连续激光辐照下反射率和吸收实时测量方法

摘要

本发明公开了高反射元件在连续激光辐照下反射率和吸收实时测量方法，采用热透镜测量技术监测高反射光学元件在激光辐照过程中吸收损耗的实时变化，采用光腔衰荡技术同时监测高反射光学元件在激光辐照过程中反射率的实时变化。本发明可同时测量高反射光学元件的反射率和吸收，可监测高反射光学元件在激光辐照过程中反射率和吸收的动态变化过程，有助于评估光学元件的性能稳定性和使用寿命。

主权项

1.高反射元件在连续激光辐照下反射率和吸收实时测量方法，其特征在于，步骤如下：步骤(1)辐照激光光源(1)输出一束连续辐照激光光束经过聚焦透镜(2)聚焦照射到待测高反射光学元件(3)表面，反射率探测激光器(4)输出一束反射率探测激光光束耦合进入到稳定的光学谐振腔，在激光辐照前采用光腔衰荡技术，使用第一光电探测器(8)测量由一个平面镜(5)和第一腔镜(6)、第二腔镜(7)组成的腔长为L₀的初始光学谐振腔的输出衰荡信号，拟合得到初始光学谐振腔衰荡时间τ₀；加入待测高反射光学元件(3)后，形成由待测高反射光学元件(3)、平面镜(5)和第一腔镜(6)、第二腔镜(7)组成的腔长为L₁的稳定测试光学谐振腔，使用第一光电探测器(8)测量其输出衰荡信号，拟合得到测试光学谐振腔的衰荡时间τ₁，经计算可以得到高反射光学元件的反射率R＝(L₀/cτ₀‑L₁/cτ₁)，c为光速；记录连续辐照激光照射过程中测试光腔衰荡时间随时间的实时变化曲线τ(t)，由此得到待测高反射光学元件(3)的反射率实时变化曲线R(t)＝(L₀/cτ₀‑L₁/cτ(t))；步骤(2)同时吸收率探测激光器(9)输出功率在毫瓦或亚毫瓦量级的连续激光束，即吸收探测激光光束经过反射镜(10)，入射到待测高反射光学元件(3)被辐照激光光束照射的相同表面区域，用一小孔光阑(11)和第二光电探测器(12)组合测量从待测高反射光学元件(3)表面反射的探测激光光束的最大中心光强变化ΔI以及辐照激光照射前探测激光光束的中心光强直流值I₀，得到辐照激光照射过程中吸收探测激光光束中心光强的最大相对变化ΔS＝ΔI/I₀，即表面热透镜信号，并用已知吸收损耗绝对值α₀的样品，在低功率激光辐照下，对表面热透镜信号ΔS₀进行定标，得到表面热透镜信号对应的吸收损耗值的标定系数C＝ΔS₀/α₀；记录辐照激光照射过程中表面热透镜信号随时间的实时变化曲线ΔS(t)＝ΔI(t)/I₀，ΔI(t)为吸收探测激光光束的最大中心光强实时变化量，由此得到待测高反射光学元件(3)的吸收实时变化曲线α(t)＝C×dΔS(t)/dt；两路同时测量，将由第一光电探测器(8)实时测量的衰荡信号和第二光电探测器(12)实时测量的表面热透镜信号，传输给计算机(15)，经过实时处理软件得到反射率和吸收实时变化曲线。