大口徑晶體材料光吸收系數測量裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種大口徑晶體材料光吸收系數測量裝置，所述的測量裝置利用可調諧激光光源、激光穩功率系統形成穩定的準直激光束，穩定的激光束照射在被測大口徑晶體上，利用光學自準直法對入射激光與大口徑晶體表面的垂直性、大口徑晶體o軸或e軸與臺面的垂直性提供監控，利用起偏、檢偏器調整輸出激光偏振方向與大口徑晶體的o軸或e軸平行，通過測量特定偏振態下下大口徑晶體o光或e光的透射比，利用比爾－朗伯定律推導出晶體材料對o光或e光的單點吸收系數公式，從而可實現大口徑晶體吸收系數的測量，最后經過高精度掃描樣品載臺機構對大口徑晶體材料進行掃描拼接測量，實現大口徑晶體材料對o光或e光的光吸收系數的精密測量。
【專利說明】大口徑晶體材料光吸收系數測量裝置【技術領域】
[0001]本發明屬于光學元件檢測設備領域，具體涉及一種晶體材料光吸收系數測量裝置，尤其涉及一種大口徑晶體材料在特定偏振態下O軸或e軸的光吸收系數測量方法。
【背景技術】
[0002]晶體材料廣泛用于激光變頻、電光調制和光快速開關等高新【技術領域】，在晶體的諸多性能參數中，光吸收系數隨波長的不同而變化，而且具有各向異性，隨著入射光振動方向的不同，材料對光的吸收程度也不同。用于產生二次諧波的倍頻晶體，由于吸收了部分基波和諧波功率，導致晶體折射率的不均勻變化，引起失匹配，影響了倍頻效率的提高。因此，吸收系數是表征晶體材料光學特性不可忽略的重要參數之一。它的精確測量，對于評價晶體質量，準確設計器件以及提高器件性能都具有實際的意義。對于大尺寸的晶體，特定偏振態下ο軸或e軸的光吸收系數是評價大口徑晶體材料的重要技術參數之一，因此必須對大口徑晶體材料的光吸收系數進行測量。如大口徑KDP晶體的光吸收系數對于激光核聚變系統的損傷閾值、光束質量和系統的穩定性影響很大，是大尺寸KDP晶體的重要性能參數指標，是慣性約束聚變光學元件檢測中的重大課題。
[0003]目前，俄羅斯、英國、美國等國家都相繼開展了晶體材料光吸收系數測量技術的研究，主要采用激光量熱法和基于比爾一朗伯定律的測量方法進行晶體材料光吸收系數的測量，并通過增加二維掃描機構實現晶體材料光吸收系數的測量。 [0004]國內主要也采用激光量熱法和基于比爾一朗伯定律的測量方法進行晶體材料光吸收系數的測量。中科院物質結構研究所、中科院上海光機所等單位采用激光量熱法測量晶體光吸收系數，通過測量打開激光后晶體樣品的溫升曲線和突然關斷激光后的衰減曲線以及透過晶體樣品的光功率，計算出晶體樣品的吸收系數，測量精度為8%。例如，《人工晶體》第18卷，第I期上，《激光量熱法測量晶體吸收系數的實驗研究》一文中，采用的方法就是激光量熱法測量晶體光吸收系數。而這種方法是用于測量低吸收系數既方便又靈敏的一種方法。福州大學信息科學與技術學院、中科院物質結構研究所采用基于比爾一朗伯定律的測量方法測量晶體光吸收系數，通過測量晶體的折射率、長度和透過率(只考慮一次透過)，計算出晶體的吸收系數。例如，JB/T《光學晶體光吸收系數測量方法》中，采用的方法就是通過測量光學晶體白光透過率并根據比爾一朗伯定律計算得到光學晶體光吸收系數。《福州大學學報》第30卷，第2期，《鈦酸鉍晶體的吸收系數與光強的關系》一文中，采用的方法是通過測量光學晶體激光透過率得到光學晶體光吸收系數。但是，并沒有解決特定偏振態下ο軸或e軸的光吸收系數的測量問題。
[0005]尚未查到有關晶體材料光吸收系數的測量的相關的報道。
【發明內容】
[0006]本發明提供一種大口徑晶體材料光吸收系數的測量裝置。該檢測裝置具有測量光束入射角調整、偏振態調節、測量光束位置可調的功能，同時該裝置操作簡單，具有較高的測量重復性和復現性。
[0007]本發明的一種大口徑晶體材料吸收系數測量裝置，其特點是，所述裝置中心可調諧激光器發出的光束經過激光穩功率系統后形成穩定的準直的激光束，穩定的準直激光束經過分束器的反射光束由監視探測器接收，透射光束經過起偏器起偏后照射在大口徑晶體樣品上，通過大口徑晶體樣品7的透射光束由測量探測器接收，檢偏器及電控臺在調試光路時使用，測量時移出光路，準直CCD通過分束器背向光路的反射面觀察激光經過大口徑晶體樣品的反射光束，確保入射激光與大口徑晶體表面的垂直性，自準直儀對準晶體樣品的側面，確保大口徑晶體ο軸或e軸與臺面的垂直性，準直CCD、自準直儀、監視探測器和測量探測器測得數據輸出送入計算機，起偏器電控臺、檢偏器電控臺、大口徑晶體的樣品載臺受計算機控制；
測量過程是:1)將可調諧激光器調整到波長點4 ,激光發出連續光通過激光穩率系統將其輸出功率穩定在非常高的穩定范圍內，計算機控制監視探測器和測量探測器同時采集輸出激光的測量信號 <和F0 ；2)將被測大口徑晶體安裝在樣品載臺上，計算機控制調整樣品載臺，使激光從被測大口徑晶體中心入射，通過觀察C⑶上顯示的光斑位于CXD中心，確保照射到被測大口徑晶體的反射光原路返回。自準直儀對準被測大口徑晶體側面照射，觀察反射像，計算機控制調整樣品載臺，使照射到大口徑晶體側面的準直光沿原路返回，確保大口徑晶體0軸(或e軸)的垂直性；3)計算機控制檢偏器電控臺，將檢偏器移入光路，計算機同步旋轉被測大口徑晶體前后的起偏器和檢偏器，當透過檢偏器的光信號調整到最小時，入射激光的偏振方向與晶體的ο軸或e軸平行，計算機控制檢偏器電控臺，移出檢偏器。
4)計算機控制監視探測器和測量探測器同時采集輸出激光的信號K和F1 ,通過公式(a)計
算出大口徑晶體的透射比τ，然后通過公式(b)可以精確計算被測大口徑晶體對ο軸或e軸的吸收系數左;
【權利要求】
1.一種大口徑晶體材料光吸收系數測量裝置，其特征在于:所述裝置中可調諧激光器(I)發出的光束經過激光穩功率系統(2)后形成功率穩定的準直的激光束，穩定的準直激光束經過分束器(3)后分為透射光和反射光兩束，其中，反射光束被監視探測器(5)接收，透射光束經過起偏器(6)起偏后照射在大口徑晶體樣品(7)上，通過大口徑晶體樣品(7)的透射光束被測量探測器(11)接收，檢偏器(10)在調試測量光束偏振態與大口徑晶體樣品(7)的O軸或e軸間的角度時使用，測量時移出光路，被大口徑晶體樣品(7)的反射的光束經分束器(3)后入射至準直CXD (4)，以確保入射激光與大口徑晶體表面的垂直性，自準直儀(9)對準晶體樣品的側面，確保大口徑晶體ο軸或e軸與臺面的垂直性，準直CCD (4)、自準直儀(9)、監視探測器(5)和測量探測器(11)測得數據輸出送入計算機(12)，起偏器電控臺(13)、檢偏器電控臺(14)、大口徑晶體的樣品載臺(8)受計算機(12)控制。
2.根據權利要求1所述的一種大口徑晶體材料光吸收系數測量裝置，其特征在于:所述可調諧激光器(I)的輸出光束波長為351nm。
3.根據權利要求1所述的一種大口徑晶體材料光吸收系數測量裝置，其特征在于:所述入射至大口徑晶體樣品(7 )表面的激光束入射角為O度，且入射光束的偏振方向與大口徑晶體的ο軸或e軸平行。
4.根據權利要求1所述的一種大口徑晶體材料光吸收系數測量裝置，其特征在于:所述計算機(12)先控制監視探測器(5)和測量探測器(11)同時采集不放大口徑晶體樣品(7 )時輸出激光的信號V；和，再采集放有大口徑晶體樣品(7 )時輸出激光的信號F；和F1，通過公式(a)計算出大口徑晶體樣品的透射比τ，然后通過公式(b)精確計算被測大口徑晶體樣品(7)對ο軸光或e軸光的吸收系數左；
【文檔編號】G01N21/21GK103900963SQ201410160797
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】劉旭, 陳波, 范紀紅, 姜昌錄, 劉勇, 姜洪振, 任寰, 楊斌, 黎高平, 侯西旗 申請人:中國工程物理研究院激光聚變研究中心