[发明专利]一种实现光学薄膜元件吸收损耗绝对测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对光学薄膜元件性能参数的测量方法，特别涉及一种光学薄膜元件吸收损耗的绝对测量方法。

背景技术

光学薄膜已成为现代光学系统中不可或缺的组成部分，其性能的优劣直接影响着光学系统的工作性能。吸收损耗是衡量光学薄膜性能的一个重要参数，特别是在高功率激光系统中，它已经成为光学系统传输功率进一步提高的瓶颈。吸收损耗不仅能引起光学薄膜元件的热畸变，使激光束的光束质量降低，还会降低薄膜抗激光损伤的能力，限制激光器和激光系统中所能输出和传输的最高功率。薄膜吸收损耗的准确测量尤其是绝对测量对于优化膜层设计和镀膜工艺以提高薄膜元件的性能十分重要。

目前，激光量热法是测量光学元件吸收损耗的国际标准，其最大的优点是能直接测量吸收损耗的绝对值，不需要定标，测量灵敏度高，且装置简单，调节方便。缺点是响应较慢，时间和空间分辨率低，不便于实现高分辨率成像，一般也不适合测量大尺寸薄膜元件(李斌成，熊胜明等，激光量热法测量光学薄膜微弱吸收[J]，中国激光，2006，33(6)：823-826)。在吸收损耗测量技术中，光热技术由于其非接触性、灵活性、灵敏度高等优点已获得较为广泛的应用，特别是在弱吸收测量中，以表面热透镜技术、光热偏转技术等为代表的光热技术已逐渐被人们接受。这几种光热技术均需通过标准样品定标实现吸收损耗的绝对测量，其结果的准确性受限于定标样品与测量样品材料性质的相似程度。

专利“一种测量光学薄膜吸收损耗的方法”(申请人：李斌成，郝宏刚，申请号200710118694.9，公开号CN101082537，2007年)中提出的方法，在文献中被称为光热失调技术(Photothermal Detuning Technique)，该方法利用测试样品的反射或透射光谱随温度变化而发生漂移的现象，通过测量光谱带边沿某波长激光反射率或透射率的变化间接研究光学薄膜对加热光束的吸收情况。在该技术实验测量系统中，通常采用两束激光的构型，一束激光作为加热光束，一束激光作为探测光束，其中探测激光的波长通常选取在所研究样品反射或透射光谱带的边沿斜率较大位置处，以便提高测试的灵敏度。理论和实验研究可知，该技术的光热信号与加热激光的功率成正比，且与加热光束的调制频率、样品表面两光束光斑的相对位置和探测光束的入射角度等均有关系，其测试灵敏度在有些条件下高于表面热透镜技术(Honggang Hao and Bincheng Li，Photothermal detuning for absorption measurement of optical coatings[J]，Applied Optics，2008，47(2)：188-194；郝宏刚，李斌成，刘明强.表面热透镜与光热失调技术测量光学薄膜吸收的灵敏度比较[J]，中国激光，2009，36(2)：467-471)。前期的研究工作中，并没有对该方法实现吸收损耗的绝对测量问题进行探讨。由于该方法依赖于样品反射或透射光谱的漂移现象，若采用定标样品的方法实现吸收损耗的绝对测量，必须寻找光谱和材料光学热学性质相同的标准样品，将极大的限制该方法在绝对测量方面的应用，因此，结合光热失调技术的理论和实验，寻找实现绝对测量的方法对该技术的进一步应用至关重要。

因此急需一种实现光学薄膜元件吸收损耗绝对测量的方法。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提出一种实现光学薄膜元件吸收损耗绝对测量的方法。

本发明的目的是提出一种是通过理论和实验结合来实现光学薄膜元件样品吸收损耗的绝对测量的方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明提供的一种实现光学薄膜元件吸收损耗绝对测量的方法，包括以下步骤：

S1：根据被测光学薄膜元件的反射率或透射率随温度变化的规律，拟合获得探测光波长位置反射率或透射率与温度变化之间的线性关系A，所述线性关系A的表达式为：

R＝k₁ΔT+R₀，

其中R为被测光学薄膜元件的反射率或透射率，R₀为初始温度无变化时的反射率或透射率，ΔT为温度变化值，k₁为比例系数；