[发明专利]大尺寸片状激光钕玻璃包边界面超低剩余反射率检测装置和方法

权利要求书

1.利用检测装置对大尺寸片状激光钕玻璃包边界面超低剩余反射率的检测方法，所述的检测装置包括：

1μm测试激光器(101)，沿该1μm测试激光器(101)的激光输出方向依次是衰减片(102)，斩波片(103)，分光镜(104)和汇聚透镜(105)；所述的斩波片(103)经第4控制线(133)与斩波器(132)相连；指示激光器(131)发出的指示光通过所述的分光镜(104)与所述的1μm测试激光器(101)发出的激光同轴共路进入所述的汇聚透镜(105)；

在所述的汇聚透镜(105)激光输出方向是第一光纤准直器(106)，该第一光纤准直器(106)将入射光耦合到第1传输光纤(107)，该第1传输光纤(107)与1×4光纤耦合器(108)的输入端相连，该1×4光纤耦合器(108)将光分成四束：第一光束经第2传输光纤(109)输出，第二光束经第3传输光纤(112)输出，第三光束经第4传输光纤(111)输出，第四光束经第5传输光纤(110)输出；

待测大尺寸片状激光钕玻璃样品(200)由粘接胶(204)、激光钕玻璃(201)和包边玻璃(203)粘接构成，并在三者粘接区域形成包边界面(202)，界面倾斜角度为θ；所述的待测大尺寸片状激光钕玻璃样品(200)置于X方向移动平台(301)上，所述的X方向移动平台(301)置于Y方向移动平台(302)上；

所述的第2传输光纤(109)输出的第一光束依次经第1光纤准直器(119)、第1滤光片(120)、第1光开关(121)和标准反射样品(122)，形成标定光(001)，然后进入多孔积分球(400)的第1输入孔(401)；

所述的第3传输光纤(112)输出的第二光束依次经第4光纤准直器(129)、第4滤光片(128)、第4光开关(127)、大尺寸片状激光钕玻璃样品(200)，形成透射光(002)，然后进入所述的多孔积分球(400)的第2输入孔(402)；

所述的第4传输光纤(111)输出的第三光束依次经第3光纤准直器(113)、第3滤光片(114)、第3光开关(115)、大尺寸片状激光钕玻璃样品(200)的包边界面(202)反射后形成探测光(003)，然后进入所述的多孔积分球(400)的第3输入孔(403)；

所述的第5传输光纤(110)输出的第四光束依次经第2光纤准直器(118)、第2滤光片(117)、第2光开关(116)，形成监测光(004)，然后进入所述的多孔积分球(400)的第1输入孔(401)；

光电探测器(405)装入所述的多孔积分球(400)的第5输入孔，所述的光电探测器(405)经第1控制线(123)与锁相放大器(124)连接，所述的斩波器(132)经第3控制线(130)与所述的锁相放大器(124)连接，该锁相放大器(124)经第2控制线(125)与计算机(126)连接；

所述的计算机(126)的输出端与所述的X方向移动平台(301)、Y方向移动平台(302)的控制端相连；

所述的1×4光纤耦合器(108)分束比值为C₁：C₂：C₃：C₄，四个滤光片的透过率比值为T₁：T₂：T₃：T₄，四束光最后的输出能量比值为C₁T₁：C₂T₂：C₃T₃：C₄T₄，通过选择C₁，C₂，C₃，C₄，T₁，T₂，T₃，T₄，以调节C₁T₁，C₂T₂，C₃T₃，C₄T₄的比值；其特征在于该方法包括以下步骤：

1)将待测大尺寸片状激光钕玻璃样品(200)放置在所述的X方向移动平台(301)上，再放置在Y方向移动平台(302)上，开启所述的指示激光器(131)，分别开启第1光开关(121)、第4光开关(127)、第3光开关(115)、第2光开关(116)，调剂光束的输入方向，使得标定光(001)、透射光(002)、探测光(003)、监测光(004)分别进入所述的多孔积分球(400)的第1输入孔(401)、第2输入孔(402)、第3输入孔(403)、第1输入孔(401)，完成光束准直定位；

2)开启所述的1μm测试激光器(101)，调节所述的衰减片(102)，开启斩波片(103)和斩波器(132)，使得测试激光以固定频率输出一定能量激光，光强为I，完成激光调制输出；

3)开启所述的锁相放大器(124)和计算机(126)，所述的计算机(126)分时控制开启第1光开关(121)、第2光开关(116)，所述的光电探测器(405)和锁相放大器(124)分别测量得到标定光(001)和监测光(004)的光强I₁′和I₄，所述的计算机(126)按照如下公式计算标准反射样品(122)的反射率：

其中，R_标测为标准反射样品(122)反射率的测量值，I₁′为标定光(001)的光强，I₄为监测光(004)的光强，C₀₁为系统常数，标准反射样品(122)反射率R_标理的理论标称值由下列菲涅尔反射公式得到：

其中，R_标理为标准反射样品(122)的理论标称值，θ_标为标定光(001)入射到标准反射样品(122)表面的入射角度，n_标为标准反射样品(122)的折射率，比较R_标测和R_标理的一致性，完成系统运行前稳定性判断；

4)所述的计算机(126)按照一定时间间隔分时控制开启第1光开关(121)、第4光开关(127)、第3光开关(115)、第2光开关(116)，使得标定光(001)、透射光(002)、探测光(003)、监测光(004)按照一定的时间间隔分时分别进入多孔积分球(400)的第1输入孔(401)、第2输入孔(402)、第3输入孔(403)、第1输入孔(401)，由所述的光电探测器(405)探测并经所述的锁相放大器(124)后得到标定光(001)、透射光(002)、探测光(003)和监测光(004)的光强I₁′I₂′，I₃′和I₄，所述的计算机(126)按照如下公式计算待测大尺寸片状激光钕玻璃样品(200)的界面剩余反射率R_r：

其中，I₂为透射光(002)入射大尺寸片状激光钕玻璃样品(200)前的光强，I₃为探测光(003)入射大尺寸片状激光钕玻璃样品(200)前的光强，C₀₂为系统常数；

5)所述的计算机(126)控制所述的Y方向移动平台(302)和X方向移动平台(301)的移动，使待测大尺寸片状激光钕玻璃样品(200)移动到下一个测试区域；

6)重复步骤4)，5)，完成所述的待测大尺寸片状激光钕玻璃样品(200)包边界面(202)不同位置的超低剩余反射率的测量，完成包边界面(202)的扫描测量。