[发明专利]大口径反射光学元件高反射率扫描测量多波长集成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量高反射镜反射率的方法，特别涉及一种大口径反射光学元件高反射率扫描成像测量的多波长集成方法。

背景技术

近年来，随着高功率激光技术的发展及其应用范围的日益扩大，大口径反射光学元件（通常指大于0.3m）在大型激光系统中得到了越来越广泛的使用，大口径反射光学元件的反射率及其均匀性与激光系统能否正常运行密切相关，以致膜层的均匀性已成为大口径光学薄膜不可缺少的性能指标。对于大口径反射光学元件，只有定量地测出光学薄膜不同位置的反射率，才有可能为进一步提高光学薄膜质量开展相应的研究工作。

目前，光腔衰荡技术是精确测量高反射光学元件反射率的主要方法(李斌成，龚元；光腔衰荡高反射率测量综述，《激光与光电子学进展》，2010，47：021203)。中国专利申请号98114152.8的发明专利“一种高反镜高反射率的测量方法”、中国专利申请号200610011254.9的发明专利“一种高反镜反射率的测量方法”以及中国专利申请号200710098755.X的发明专利“基于半导体自混合效应的高反射率测量方法”均使用光腔衰荡技术实现高反射率测量，但都只是针对单点反射率测量，未给出反射率均匀性测量方法。中国专利申请号201010608932.6的发明专利“一种反射率综合测量方法”和易亨瑜等提出的大口径元件反射率扫描测量系统(易亨瑜，彭勇，胡晓阳；大口径元件反射率的镜面扫描精密测量系统，《强激光与粒子束》，2005，17：1601)中虽然给出了反射率均匀性测量方法，但其装置均只适用于某单一波段反射率测量。

上述测量方法和装置都是针对某一波段而设计的，一套装置不能测量多个不同波段反射光学元件的反射率，这就意味着对不同波段反射光学元件反射率的测量需多套独立的测试装置。对于大口径反射光学元件反射率成像扫描测量，高精度、高空间分辨率、大移动范围的二维位移平台是核心部件，该二维位移平台成本在几十万甚至几百万（取决于光学元件尺寸），占测量装置总成本的80%~90%以上，若每个波段反射率测量装置中都使用一个这样的二维位移平台其成本是巨大的。因此，发展一种多个波段共用一套二维位移平台的大口径反射光学元件反射率的集成测量装置是十分必要的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有高反射镜反射率测量装置的不足，提出了一种大口径反射光学元件高反射率扫描测量多波长集成方法，实现了一台测试仪器可以对多个波长处的高反射率二维成像扫描测量，实现了多个波段共用一套高速、高精度、高空间分辨率二维位移平台，极大地降低了系统成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将多个不同波长的高反射率测量装置集成在一起，各波长激光束共用一套二维位移平台，实现大口径反射光学元件反射率扫描成像测量。集成的N束激光束入射到置于二维位移平台的待测大口径反射光学元件时，N束激光束(N≥2)可以是相互平行或以一定角度相交。分别得到第i个初始光学谐振腔和测试光学谐振腔在第i束激光波长处的衰荡时间τ_0i和τ_i(x,y)，其中(x,y)坐标代表第i束激光在待测大口径反射光学元件上的位置，利用根据公式其中L_0i为第i个初始光学谐振腔腔长，L_i为第i个测试光学谐振腔腔长，c为光束，计算得到待测大口径反射光学元件的反射率，通过移动二维位移平台可以实现待测大口径反射光学元件反射率的二维扫描成像测量，二维位移平台每步进一次，就记录一次光腔衰荡信号，拟合出衰荡时间，进而可计算出待测大口径反射光学元件上第i束激光束照射(x,y)位置处反射率R_i(x,y)。

具体实现步骤如下：

（1）集成了N束(N≥2)不同波段的激光束，第i束(i＝1，…，N)激光注入由高反射镜构成稳定的第i个初始光学谐振腔，记录光腔衰荡信号，并利用单指数函数拟合出第i个初始光学谐振腔在第i束激光波长处的衰荡时间τ_0i；