[实用新型]一种大面积金属介质膜光栅衍射效率测量的装置

说明书

本实用新型公开了一种大面积金属介质膜光栅衍射效率测量的装置，包括半导体激光器、斩波器、检测光系统、参考光系统和光电探测装置，装置的核心功能：采用多个波长的半导体激光器入射到金属介质膜光栅表面，检测光系统采集‑1级衍射光，并通过二维扫描大面积金属介质膜光栅，完成整个光栅面的衍射效率的测量。本新装置采用了双光路检测和斩波器，抑制激光器功率漂移和环境背景光干扰。

技术领域

本实用新型涉及光学仪器检测技术领域，具体涉及到介质膜光栅衍射效率的测量装置。

背景技术

基于啁啾脉冲放大技术的高功率超短脉冲激光器在激光加工和研究光与物质相互作用等领域有着广泛的应用。脉冲压缩光栅在ICF压缩池中起到脉冲的展宽和压缩作用，尤其是最后一块脉冲压缩光栅承担着超高激光功率。目前的镀金脉冲压缩光栅具有宽带宽的优点，但是激光损伤阈值低；多层介质膜脉冲压缩压缩光栅具有激光损伤阈值高的优点，但是带宽窄。为了得到性能最佳的脉冲压缩光栅，提出了金属介质膜光栅。

金属介质光栅具有宽带宽和高激光损伤的优点，专利号201710271676.8提供了金属介质膜光栅的衍射效率测量方法，采用超连续谱激光器和声光滤波器组合提供波长连续可调的单色光源，并采用两步测量，不加待测光栅时先测量环境背景光，加上待测光栅时测量光栅的 -1级衍射光。这种方案用于测量大面积金属介质膜光栅的衍射效率测量时存在测量耗时长的问题，由于测量时间长后为减小光源稳定性带入的测量误差，就需要有在长时间内保持稳定输出的光源，并且长时间内光源稳定状态对检测结果带来怎样的影响根本无从知晓。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大面积金属介质膜光栅衍射效率测量的装置，解决现有技术的大面积金属介质膜光栅衍射效率时测量耗时长对光源稳定性要求高的问题。

根据本实用新型的目的提出一种大面积金属介质膜光栅衍射效率测量的装置，具体的装置结构如下：

一种大面积金属介质膜光栅衍射效率的测量装置，包括二维扫描平移台、可旋转光源支架、驱动电机、若干个不同波长的半导体激光光源、斩波器、分光镜、第一积分球、第一光电探测器、第二积分球、第二光电探测器；

其中所述的若干个不同波长的半导体激光光源安装在所述的可旋转光源支架上，可旋转光源支架由传动机构与所述驱动电机相连接，在检测光路上依次设置所述的斩波器、分光镜，其中所述斩波器的透光面积和挡光面积相等，入射光经过所述分光镜后透射光作为信号光以入射角θ_c入射到待测大面积金属介质膜光栅表面上，-1级衍射光角度为θ_i进入第一积分球的入窗口，第一积分球的出窗口放置第一光电探测器，入射光经过分光镜后反射光作为参考光，进入第二积分球的入窗口，第二积分球的出窗口处放置第二光电探测器，其中待测大面积金属介质膜光栅放置在所述二维扫描平移台上。

优选方案：上述技术方案中斩波器与所述分光镜之间放置有光阑。放置光阑后可以控制激光光斑的大小，防止衍射效率测量的采样点有光斑的重叠，导致测量结果不准确。

上述技术方案中所述分光镜为偏振分光棱镜，在该偏振分光棱镜与待测大面积金属介质膜光栅之间还放置有半波片。放置偏振分光镜后与半波片后可以调制激光的偏振态，可以测量宽带光栅在TE和TM两种偏振状态下对应的衍射效率。

上述技术方案中第一积分球和第一光电探测器放置在电控角度旋转台上，不同波长的半导体激光光源时，始终满足dsinθ_c-dsinθ_i＝mλ_i，其中d为光栅的周期，m＝-1，λ_i为半导体激光光源波长。电控角度旋转台可以方便调整第一积分球的姿态，使得切换不同波长光源时第一积分球的入窗都能正对衍射光。