[实用新型]光学谐振器用反射镜及其光学谐振器和光谱测量仪

说明书

技术领域

本申请涉及光谱学，尤其涉及一种光学谐振器用反射镜及其光学谐振器和光谱测 量仪。

背景技术

目前，空腔回路衰减光谱技术(CRDS，cavityring-downspectroscopy)已成为一 种重要的光谱技术被应用于科学研究、工业生产控制、大气微量气体监测。作为光吸收测定 技术，已证实CRDS优于在低吸光度状态下灵敏度不很理想的传统方法。CRDS把高精密光学 谐振器中的光子平均寿命作为吸收灵敏度的可观测量。

一般地，光学谐振器由一对名义上相同的、窄带的、超高反射性介电反射镜形成， 经适当配置可以形成一个稳定的光学谐振器。一个激光脉冲通过一个反射镜射入谐振器以 经历一个平均寿命时间，该平均寿命决定于光子往返渡越时间(transittime)、谐振器长 度、吸收横截面和物质的浓度数量、内部谐振器耗损因子(主要产生于当衍射损耗可忽略不 计时，来自取决于频率的反射镜的反射率)。因此光吸收的测定由传统的功率比测量转化成 了时间衰减测量。CRDS的最终灵敏度由谐振器内部的损耗量值决定，使用诸如精细抛光的 技术生产的超低损耗光学器件可以使这个耗损值减至最小。

从现有资料来看，组成空腔回路衰减光谱吸收光谱仪的谐振器的长度一般都在1米以内，典型的长30厘米至70厘米，其吸收系数表达式为因此，从吸收系数表达式可以看出，使用基于由高反射率镜片组成的谐振器可以具有很高的测量灵敏度，一般在ppb量级甚至更高。

在谐振器中，反射镜的反射面镀设有高反射膜层，进而提高光线的反射率。所述高 反射膜层为金属反射膜或介质反射膜。若使用金属反射膜，由于单层的金属膜硬度较低，极 易被擦伤，因此，常在金属膜上加镀保护膜，且金属反射膜本身就需经多次镀设而成，得到 的金属反射膜一般包含多层膜层。类似地，当使用介质反射膜时，介质反射膜一般也需要通 过多次镀设而成，因此，得到的介质反射膜也包含多层膜层。

在实际使用中，基于反射镜的谐振器，由于其高反射膜层是镀在前表面的(即镜片 镀外反射膜)的，此时，反射镜的反射面和接触样品的接触面重合，即同为一个面，所以在实 际使用时该高反射膜层和谐振器中的样品会直接接触。

无论是金属反射膜还是介质反射膜，由于各膜层之间的粘附性、膜层和基底材质 之间的粘附性、以及膜层的致密性有限，当将高反射膜层置于高温、高湿、高粉尘、腐蚀性等 恶劣环境中时，环境中的气体、水汽及杂质容易进入到高反射膜层的各个膜层之间以及高 反射膜层与玻璃基底的连接处，使得高反射膜层容易被破坏；另外，在高反射膜层的制备过 程中，一般会引入颗粒异物，所引入的颗粒异物会造成高反射膜层的缺陷，当有膜层缺陷的 反射镜置于恶劣环境中时，会加剧破坏作用，这不仅使得高反射膜层的反射率降低，损失光 能，而且破坏过程脱落的膜层还可能会阻挡光路，进一步降低光能的收集效率，甚至会使得 玻璃在高反射膜层的应力的作用下变形破裂。

因此，基于反射镜的谐振器在使用中其膜层容易被样品以及样品中的杂质所破 坏，影响光谱测量工作的正常进行。

实用新型内容

现有技术中，谐振器中使用镀设外反射膜的反射镜为一种沿用设计，这是由于在 使用单片镀设外反射膜的反射镜进行反射光线时光线无须进入玻璃层(基底)而直接被外 反射膜反射，进而具有损耗低、高反射率的优点。考虑到这一优点，本领域技术人员在设计 谐振器时直接沿用上述设计，而未考虑其他设计方案。

鉴于现有技术的不足，本申请提供一种谐振器用反射镜及其谐振器和光谱测量 仪，以能够使反射镜的膜层难以被样品以及样品中的杂质所破坏。

为达到上述目的，本申请一种用于样品测量的谐振器用反射镜，该反射镜包括：

第一面，其具有反射区域；所述反射区域上镀设有反射膜以用于将光线反射；

至少一个第二面，其将所述反射区域与待测样品隔离，以使所述反射膜不与待测 样品接触。

作为一种优选的实施方式，所述第一面与所述第二面沿着光路行进方向前后设 置，被所述反射区域反射的光线经所述第二面入射或出射。

作为一种优选的实施方式，所述光线以布儒斯特角出入射所述第二面。

作为一种优选的实施方式，所述反射镜包括至少一个面为曲面。

为达到上述目的，本申请还提供一种光学谐振器，其能接收和发出光线，并能将接 收到的光线在其内部传播，所述光学谐振器包括：