一種光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，應(yīng)用于光學(xué)元件的吸收缺陷測(cè)試領(lǐng)域，所述光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)包括離軸拋物鏡、樣品臺(tái)、探測(cè)器、探測(cè)光源以及多個(gè)泵浦光源，所述多個(gè)泵浦光源發(fā)出的泵浦光的波長(zhǎng)不盡相同；所述多個(gè)泵浦光源分別發(fā)出的泵浦光經(jīng)所述離軸拋物鏡反射后均聚焦到安裝在樣品臺(tái)上的待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，所述探測(cè)光源發(fā)出的探測(cè)光也聚焦到所述待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，透過(guò)所述待測(cè)樣品的探測(cè)光進(jìn)入所述探測(cè)器，從而得到所述待測(cè)樣品對(duì)所述多個(gè)泵浦光源分別發(fā)出的泵浦光的吸收。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)有效地實(shí)現(xiàn)了多個(gè)波長(zhǎng)的泵浦激光共同作用時(shí)光學(xué)材料表面、亞表面及光學(xué)膜層的微弱吸收測(cè)試。
【專利說(shuō)明】
一種光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及光學(xué)元件的吸收缺陷測(cè)試領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)元件表面、亞表面或膜層吸收缺陷對(duì)傳輸激光的微弱吸收，是目前學(xué)界公認(rèn)的引發(fā)元件激光損傷的主要原因。獲得元件吸收缺陷對(duì)入射光的吸收大小及分布情況，對(duì)于評(píng)價(jià)元件加工水平、損傷性能等具有重要意義。光熱弱吸收的方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)元件吸收缺陷的無(wú)損探測(cè)，探測(cè)靈敏度高，能夠滿足對(duì)透明光學(xué)元件微弱吸收缺陷的檢測(cè)需求。在光學(xué)元件的實(shí)際應(yīng)用中，很多元件并非工作在單波長(zhǎng)激光的輻照之下，而是會(huì)同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)的激光，比如倍頻晶體、激光增益介質(zhì)、分色鏡等等。這些情況下，材料或膜層同時(shí)被多個(gè)波長(zhǎng)的激光輻照，材料表面、亞表面或膜層中缺陷的吸收行為變得復(fù)雜，必然不同于單個(gè)波長(zhǎng)激光輻照的情況。然而，目前的光熱弱吸收設(shè)備大部分是工作在單個(gè)栗浦波長(zhǎng)模式下，無(wú)法完成多個(gè)波長(zhǎng)的激光共同輻照下，材料表面、亞表面或膜層中的缺陷的微弱吸收測(cè)試。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，以改善現(xiàn)有的光熱弱吸收設(shè)備無(wú)法實(shí)現(xiàn)多個(gè)波長(zhǎng)的栗浦光共同輻照下，材料表面、亞表面或膜層中的缺陷對(duì)多個(gè)波長(zhǎng)的栗浦光的微弱吸收測(cè)試的問(wèn)題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型實(shí)施例采用的技術(shù)方案如下:
[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，包括離軸拋物鏡、樣品臺(tái)、探測(cè)器、探測(cè)光源以及多個(gè)栗浦光源，待測(cè)樣品安裝在所述樣品臺(tái)上，所述多個(gè)栗浦光源發(fā)出的栗浦光的波長(zhǎng)不盡相同;所述多個(gè)栗浦光源分別發(fā)出的栗浦光經(jīng)所述離軸拋物鏡反射后均聚焦到所述待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，所述探測(cè)光源發(fā)出的探測(cè)光也聚焦到所述待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，透過(guò)所述待測(cè)樣品的探測(cè)光進(jìn)入所述探測(cè)器。
[0006]本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，利用離軸拋物鏡無(wú)色差的特點(diǎn)，通過(guò)離軸拋物鏡有效地實(shí)現(xiàn)了多個(gè)栗浦光源發(fā)出的激光束均聚焦到待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，進(jìn)而通過(guò)檢測(cè)透過(guò)待測(cè)樣品的探測(cè)光的強(qiáng)度變化得到多個(gè)波長(zhǎng)的栗浦激光共同輻照下，待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處的微弱吸收情況，其中，預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處可以設(shè)置于待測(cè)樣品的表面、亞表面或膜層中。因此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)相對(duì)于現(xiàn)有的工作在單個(gè)栗浦波長(zhǎng)模式下的光熱弱吸收設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)波長(zhǎng)的栗浦激光共同作用時(shí)光學(xué)材料表面、亞表面及光學(xué)膜層的微弱吸收測(cè)試，有助于評(píng)價(jià)工作在多個(gè)波長(zhǎng)共同輻射下的光學(xué)元件如倍頻晶體、激光增益介質(zhì)、分色鏡等的加工水平、損傷性能等。
[0007]本實(shí)用新型的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書(shū)闡述，并且，部分地從說(shuō)明書(shū)中變得顯而易見(jiàn)，或者通過(guò)實(shí)施本實(shí)用新型實(shí)施例而了解。本實(shí)用新型的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說(shuō)明】
[0008]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。通過(guò)附圖所示，本實(shí)用新型的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本實(shí)用新型的主旨。
[0009]圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]其中，附圖標(biāo)記分別為:
[0011 ]第一栗浦光源110;第一栗浦激光器111;第一光控制模塊112;第二栗浦光源120;第二栗浦激光器121;第二光控制模塊122;第三栗浦光源130;第三栗浦激光器131;第三光控制模塊132;光路調(diào)節(jié)模塊140;第一雙色鏡141;第二雙色鏡142;離軸拋物鏡150;探測(cè)光源210;整形會(huì)聚模塊220;反射鏡230;待測(cè)樣品300;樣品臺(tái)400;探測(cè)器500;濾波模塊510;光電轉(zhuǎn)換模塊520;信號(hào)分析模塊530。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0013]在光學(xué)元件的實(shí)際應(yīng)用中，很多元件并非工作在單波長(zhǎng)激光的輻照之下，而是會(huì)同時(shí)傳輸多個(gè)波長(zhǎng)的激光，比如倍頻晶體、激光增益介質(zhì)、分色鏡等等。這些情況下，材料或膜層同時(shí)被多個(gè)波長(zhǎng)的激光輻照，材料表面、亞表面或膜層中缺陷的吸收行為變得復(fù)雜，必然不同于單個(gè)波長(zhǎng)激光輻照的情況。鑒于此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，有效地實(shí)現(xiàn)了多個(gè)波長(zhǎng)的栗浦光共同輻照下，材料表面、亞表面或膜層中的缺陷對(duì)多個(gè)波長(zhǎng)的栗浦光的微弱吸收測(cè)試。
[0014]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)包括:離軸拋物鏡150、樣品臺(tái)400、探測(cè)器500、探測(cè)光源210以及多個(gè)栗浦光源，待測(cè)樣品300安裝在所述樣品臺(tái)400上，所述樣品臺(tái)400用于調(diào)節(jié)所述待測(cè)樣品300的位置，以得到不同的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處待測(cè)樣品300對(duì)栗浦光的吸收情況。
[0015]優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)分布于所述待測(cè)樣品300的表面、亞表面或膜層中。其中，所述多個(gè)栗浦光源發(fā)出的栗浦光的波長(zhǎng)不盡相同，可以根據(jù)用戶的實(shí)際需要選擇所需的栗浦光源，例如高功率激光系統(tǒng)通常涉及的波長(zhǎng)1064nm(1053nm)、532nm、355nm(351nm)，或者光纖激光器常用的980nm(915nm)、1053nm，又或者是鈦寶石激光器的532nm、800nm等。
[0016]使用本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處材料的吸收特性時(shí)，首先調(diào)節(jié)栗浦光的光路，使得入射到離軸拋物鏡150上的所述多個(gè)栗浦光源分別發(fā)出的栗浦激光束的預(yù)設(shè)光軸重合。其中，所述預(yù)設(shè)光軸與離軸拋物鏡150的光軸平行或重合，從而使得所述多個(gè)栗浦光源分別發(fā)出的栗浦激光束經(jīng)所述離軸拋物鏡150反射后均能聚焦到所述預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處。同時(shí)，探測(cè)光源210發(fā)出的探測(cè)光也聚焦到該預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，且透過(guò)所述待測(cè)樣品300的探測(cè)光進(jìn)入探測(cè)器500中。本實(shí)用新型實(shí)施例中，探測(cè)光源可以采用He-Ne激光器。所述探測(cè)光在所述預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處的聚焦光斑面積大于所述多個(gè)栗浦光源分別發(fā)出的栗浦光在所述預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處的聚焦光斑面積。
[0017]需要說(shuō)明的是，為了使得探測(cè)光的聚焦光斑與經(jīng)所述離軸拋物鏡150反射的栗浦光的聚焦光斑在所述預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處重合，入射到待測(cè)樣品300上的栗浦光束與探測(cè)光束的夾角大于等于5度小于等于15度。所述探測(cè)器500用于根據(jù)所接收到的探測(cè)光得到所述待測(cè)樣品300對(duì)所述多個(gè)栗浦光源分別發(fā)出的栗浦光的吸收。
[0018]例如，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)中，栗浦光源的數(shù)量為三個(gè)，且分別發(fā)出的栗浦光的波長(zhǎng)為1064nm、532nm及355nm。當(dāng)要測(cè)試1064nm、532nm及355nm的栗浦光共同輻照下，待測(cè)樣品300中的缺陷的吸收時(shí)，將待測(cè)樣品300安裝在樣品臺(tái)400上，調(diào)節(jié)樣平臺(tái)的位置，使得三個(gè)栗浦光源發(fā)出的激光束通過(guò)離軸拋物鏡150均聚焦到待測(cè)樣品300表面的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，同時(shí)，探測(cè)光也聚焦到該預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，待測(cè)樣品300表面的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)同時(shí)吸收1064nm、532nm及355nm的栗浦光的能量從而引起預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處待測(cè)樣品300的材料受熱膨脹，引發(fā)熱透鏡效應(yīng)，對(duì)經(jīng)過(guò)該區(qū)域的探測(cè)光產(chǎn)生調(diào)制，調(diào)制強(qiáng)度與熱透鏡效應(yīng)的強(qiáng)弱，即材料吸收能量的大小有關(guān)。攜帶著待測(cè)樣品300的吸收信息的探測(cè)光被探測(cè)器500接收，探測(cè)器500根據(jù)所接收到的探測(cè)光得到預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處待測(cè)樣品300對(duì)1064nm、532nm及355nm的栗浦光栗浦光的吸收。當(dāng)然，此時(shí)本光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)也可以用于測(cè)試其中任意兩個(gè)或任一個(gè)波長(zhǎng)的栗浦光作用下，待測(cè)樣品300的微弱吸收測(cè)試。
[0019]因此，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)相對(duì)于現(xiàn)有的工作在單個(gè)栗浦波長(zhǎng)模式下的光熱弱吸收設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)波長(zhǎng)的栗浦激光共同作用時(shí)光學(xué)材料表面、亞表面及光學(xué)膜層的微弱吸收測(cè)試，有助于評(píng)價(jià)工作在多個(gè)波長(zhǎng)共同輻射下的光學(xué)元件如倍頻晶體、激光增益介質(zhì)、分色鏡等的加工水平、損傷性能等。
[0020]進(jìn)一步的，為了保證入射到離軸拋物鏡150的多個(gè)不同波長(zhǎng)的栗浦光經(jīng)所述離軸拋物鏡150反射后均能聚焦到所述待測(cè)樣品300的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，本實(shí)用新型實(shí)施例還設(shè)置了光路調(diào)節(jié)模塊140，所述光路調(diào)節(jié)模塊140設(shè)置于所述多個(gè)栗浦光源與所述離軸拋物鏡150之間，所述多個(gè)栗浦光源分別發(fā)出的栗浦光均入射到所述光路調(diào)節(jié)模塊140，經(jīng)所述光路調(diào)節(jié)模塊140調(diào)節(jié)后的所述多個(gè)栗浦光源分別發(fā)出的栗浦光的光軸均與預(yù)設(shè)光軸重合，由所述光路調(diào)節(jié)模塊140出射的栗浦光經(jīng)所述離軸拋物鏡150反射后偏離所述預(yù)設(shè)光軸聚焦到所述待測(cè)樣品300的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處。其中，所述預(yù)設(shè)光軸與離軸拋物鏡150的光軸重合或平行，所述離軸拋物鏡150的光軸也就是離軸拋物鏡150的中心軸。需要說(shuō)明的是，當(dāng)所述預(yù)設(shè)光軸與離軸拋物鏡150的光軸平行時(shí)，所述預(yù)設(shè)光軸與離軸拋物鏡150的光軸之間的距離可以為I?10毫米。本實(shí)用新型實(shí)施例中，為了盡量減小栗浦光聚焦光斑的像差，優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)光軸與離軸拋物鏡150的光軸重合。
[0021]具體的，本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述光路調(diào)節(jié)模塊140包括雙色鏡組，且雙色鏡組中雙色鏡的具體數(shù)量根據(jù)栗浦光源的具體數(shù)量設(shè)置，根據(jù)栗浦光源發(fā)出的栗浦光的波長(zhǎng)設(shè)計(jì)雙色鏡的反射波長(zhǎng)范圍。優(yōu)選的，雙色鏡的數(shù)量比栗浦光源的數(shù)量少一個(gè)。本實(shí)用新型實(shí)施例中，如圖1所示，栗浦光源的數(shù)量可以為三個(gè)，分別為第一栗浦光源110、第二栗浦光源120和第三栗浦光源130，此時(shí)，雙色鏡的數(shù)量為兩個(gè)，分別為第一雙色鏡141和第二雙色鏡142。
[0022]如圖1所示，第一栗浦光源110發(fā)出的栗浦光的波長(zhǎng)屬于所述第一雙色鏡141的反射波長(zhǎng)范圍，第二栗浦光源120發(fā)出的栗浦光的波長(zhǎng)屬于所述第二雙色鏡142的反射波長(zhǎng)范圍且第二栗浦光源120發(fā)出的栗浦光的波長(zhǎng)不屬于所述第一雙色鏡141的反射波長(zhǎng)范圍，此夕卜，第三栗浦光源130發(fā)出的栗浦光的波長(zhǎng)不屬于第一雙色鏡141的反射波長(zhǎng)范圍和第二雙色鏡142的反射波長(zhǎng)范圍。此時(shí)，第一栗浦光源110發(fā)出的激光束經(jīng)過(guò)所述第一雙色鏡141反射后入射至離軸拋物鏡150，第二栗浦光源120發(fā)出的激光束依次經(jīng)過(guò)第二雙色鏡142反射以及第一雙色鏡141透射后入射至離軸拋物鏡150，第三光源發(fā)出的激光束依次經(jīng)過(guò)第二雙色鏡142透射和第一雙色鏡141透射后入射至離軸拋物鏡150。
[0023]進(jìn)一步的，調(diào)節(jié)第一雙色鏡141和第二雙色鏡142的位置和角度，使得第一栗浦光源110發(fā)出的激光束、第二栗浦光源120發(fā)出的激光束以及第三栗浦光源130發(fā)出的激光束均與所述預(yù)設(shè)光軸重合，以確保入射到離軸拋物鏡150的第一栗浦光源110發(fā)出的激光束、第二栗浦光源120發(fā)出的激光束以及第三栗浦光源130發(fā)出的激光束經(jīng)所述離軸拋物鏡150反射后均能聚焦到所述待測(cè)樣品300的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處。當(dāng)然，本實(shí)用新型實(shí)施例中，栗浦光源的數(shù)量也可以是兩個(gè)或三個(gè)以上。
[0024]另外，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)還具有調(diào)節(jié)多個(gè)栗浦光源分別發(fā)出的栗浦光的能量的功能。本實(shí)用新型實(shí)施例中，每一個(gè)所述栗浦光源均包括栗浦激光器和光控制模塊，所述光控制模塊用于調(diào)節(jié)所述栗浦激光器發(fā)出的栗浦光的能量，并對(duì)所述栗浦激光器發(fā)出的栗浦光進(jìn)行濾波及擴(kuò)束。其中，栗浦激光器可以是固體激光器、氣體激光器等。
[0025]具體的，所述光控制模塊包括半波片、線偏振鏡、第一透鏡組、第一光闌以及第二透鏡組，所述半波片、線偏振鏡、第一透鏡組、第一光闌以及第二透鏡組依次耦合。其中，第一透鏡組、第一光闌以及第二透鏡組用于對(duì)透過(guò)線偏振鏡的激光束進(jìn)行濾波及擴(kuò)束，第一透鏡組和第二透鏡組均可以由透鏡組合而成，具有準(zhǔn)直會(huì)聚的功能，采用透鏡組合的方式有助于減小像差。栗浦激光器發(fā)出的栗浦光經(jīng)過(guò)所述半波片、線偏振鏡調(diào)節(jié)為預(yù)設(shè)能量的激光束，所述預(yù)設(shè)能量的激光束經(jīng)過(guò)第一透鏡組、第一光闌以及第二透鏡組擴(kuò)束為預(yù)設(shè)口徑的激光束并經(jīng)過(guò)光路調(diào)節(jié)模塊140入射到離軸拋物鏡150，其中，經(jīng)過(guò)所述光路調(diào)節(jié)模塊140后的預(yù)設(shè)口徑的激光束的光軸與預(yù)設(shè)光軸重合。
[0026]本實(shí)用新型實(shí)施例中，如圖1所示，第一栗浦光源110包括第一栗浦激光器111和第一光控制模塊112，第二栗浦光源120包括第二栗浦激光器121和第二光控制模塊122，第三栗浦光源130包括第三栗浦激光器131和第三光控制模塊132。在同一個(gè)栗浦光源中，所述半波片和所述線偏振鏡用于調(diào)節(jié)栗浦激光器發(fā)出的栗浦光的能量，轉(zhuǎn)動(dòng)半波片即可以調(diào)節(jié)透過(guò)線偏振鏡的激光束能量。例如，可以通過(guò)功率計(jì)等光能量探測(cè)器件讀取每一個(gè)栗浦光源輸出的激光束的能量，從而分別轉(zhuǎn)動(dòng)每一個(gè)所需的栗浦光源中的半波片，根據(jù)所述功率計(jì)等光能量探測(cè)器件的讀數(shù)即可分別將每一個(gè)所需的栗浦光源輸出的激光束的能量調(diào)節(jié)為用戶所需的能量。
[0027]因此，通過(guò)半波片和線偏振鏡可以根據(jù)預(yù)設(shè)能量比例調(diào)節(jié)不同栗浦光源發(fā)出的栗浦光的能量，可以使其中一個(gè)栗浦光源發(fā)出的栗浦光能量相對(duì)較高，而其它栗浦光源發(fā)出的栗浦光的能量相對(duì)較低，此時(shí)，探測(cè)器500測(cè)得的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處待測(cè)樣品300對(duì)多個(gè)栗浦光源發(fā)出的栗浦光的吸收結(jié)果即為能量相對(duì)較高的波長(zhǎng)的栗浦光占主導(dǎo)作用時(shí)，與其它能量相對(duì)較低的波長(zhǎng)的栗浦光共同作用下，預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處待測(cè)樣品300對(duì)栗浦光的吸收結(jié)果。其中，所述預(yù)設(shè)能量比例根據(jù)待測(cè)樣品300在具體工作狀態(tài)下所傳輸?shù)牟煌ㄩL(zhǎng)的激光的能量比例設(shè)定。當(dāng)然，栗浦光源發(fā)出的栗浦光的能量也可以通過(guò)直接調(diào)節(jié)栗浦激光器的輸出功率的方式來(lái)調(diào)節(jié)。
[0028]當(dāng)然，為了將探測(cè)光也聚焦到待測(cè)樣品300的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，且使得探測(cè)光的光斑面積大于栗浦光的光斑面積，如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)還包括整形會(huì)聚模塊220，所述整形會(huì)聚模塊220設(shè)置于所述探測(cè)光源210與所述樣品臺(tái)400之間，所述探測(cè)光源210發(fā)出的探測(cè)光經(jīng)過(guò)所述整形會(huì)聚模塊220的整形會(huì)聚處理后聚焦到所述待測(cè)樣品300的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處。具體的，整形會(huì)聚模塊220可以由會(huì)聚透鏡組構(gòu)成，用于將探測(cè)光源210發(fā)出的探測(cè)光擴(kuò)束后重新聚焦到待測(cè)樣品300的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，且還用于控制聚焦到待測(cè)樣品300的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處的光斑面積的大小，確保待測(cè)樣品300預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)的探測(cè)光的光斑面積大于栗浦光的光斑面積。
[0029]進(jìn)一步的，為了優(yōu)化本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局，所述光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)還包括反射鏡230，反射鏡230設(shè)置于所述整形會(huì)聚模塊220與所述樣品臺(tái)400之間，所述反射鏡230用于將經(jīng)過(guò)整形會(huì)聚模塊220整形會(huì)聚處理后的探測(cè)光反射到所述待測(cè)樣品300的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處聚焦。
[0030]另外，本實(shí)用新型實(shí)施例中，探測(cè)器500包括濾波模塊510、光電轉(zhuǎn)換模塊520和信號(hào)分析模塊530，濾波模塊510、光電轉(zhuǎn)換模塊520及信號(hào)分析模塊530依次耦合。透過(guò)待測(cè)樣品300的探測(cè)光經(jīng)過(guò)濾波模塊510的濾波處理后進(jìn)入光電轉(zhuǎn)換模塊520，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換模塊520轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光電轉(zhuǎn)換模塊520將所述電信號(hào)發(fā)送到信號(hào)分析模塊530，信號(hào)分析模塊530對(duì)所述電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處待測(cè)樣品300對(duì)栗浦光的吸收特性。
[0031]其中，濾波模塊510包括會(huì)聚透鏡和第二光闌，由所述待測(cè)樣品300出射的探測(cè)光，依次經(jīng)過(guò)所述會(huì)聚透鏡和所述第二光闌后入射到光電轉(zhuǎn)換模塊520。第二光闌可以采用孔徑光闌，用于屏蔽除探測(cè)光之外的雜散光。優(yōu)選的，所述第二光闌可以設(shè)置在所述會(huì)聚透鏡的焦平面上。
[0032]光電轉(zhuǎn)換模塊520包括光電探測(cè)器件，用于將入射的探測(cè)光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。信號(hào)分析模塊530用于對(duì)光電轉(zhuǎn)化模塊輸出的電信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與分析，得到由于待測(cè)樣品300對(duì)聚焦到預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處的栗浦光的吸收導(dǎo)致的探測(cè)光的能量變化強(qiáng)度，進(jìn)而獲得預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處待測(cè)樣品300對(duì)多個(gè)栗浦光源發(fā)出的栗浦光的能量吸收。由于栗浦光引發(fā)的熱透鏡效應(yīng)導(dǎo)致的探測(cè)光傳播特性的變化量比較小，甚至可能小于探測(cè)光本身的噪聲波動(dòng)，因此，所述信號(hào)分析模塊530包括交流弱信號(hào)檢測(cè)電路，例如，所述交流弱信號(hào)檢測(cè)電路可以為鎖相放大器、Boxcar積分器等。需要說(shuō)明的是，交流弱信號(hào)檢測(cè)電路根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例中多個(gè)栗浦光源的類型設(shè)計(jì)，當(dāng)多個(gè)栗浦光源發(fā)出的栗浦光均為連續(xù)激光時(shí)，交流弱信號(hào)檢測(cè)電路可以為鎖相放大器，當(dāng)多個(gè)栗浦光源發(fā)出的栗浦光均為脈沖激光時(shí)，交流弱信號(hào)檢測(cè)電路需要采用脈沖信號(hào)放大電路。
[0033]此外，為了進(jìn)一步避免入射到光電轉(zhuǎn)換模塊520中的探測(cè)光中混雜有除探測(cè)光之外的其它波長(zhǎng)的雜散光，探測(cè)器500還可以包括濾光模塊。所述濾光模塊設(shè)置在待測(cè)樣品300與濾波模塊510之間，用于濾除由待測(cè)樣品出射的除探測(cè)光之外的雜散光，例如，所述濾光模塊可以包括中心波長(zhǎng)與探測(cè)光波長(zhǎng)一致的濾光片。
[0034]需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型實(shí)施例中，樣品臺(tái)400可以為三維手動(dòng)調(diào)節(jié)位移臺(tái)，也可以是三維電動(dòng)位移臺(tái)，可以在相互垂直的三個(gè)方向上移動(dòng)。為了提高測(cè)試精度，優(yōu)選的，所述樣品臺(tái)400采用三維電動(dòng)平移臺(tái)，其移動(dòng)距離和移動(dòng)方向均通過(guò)電腦控制，最小移動(dòng)步長(zhǎng)優(yōu)選為I微米或百納米。高精密樣品臺(tái)400有助于實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型實(shí)施例提供的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)對(duì)待測(cè)樣品300吸收特性的高分辨探測(cè)。
[0035]需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0036]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，包括:離軸拋物鏡、樣品臺(tái)、探測(cè)器、探測(cè)光源以及多個(gè)栗浦光源，待測(cè)樣品安裝在所述樣品臺(tái)上，所述多個(gè)栗浦光源發(fā)出的栗浦光的波長(zhǎng)不盡相同；所述多個(gè)栗浦光源分別發(fā)出的栗浦光經(jīng)所述離軸拋物鏡反射后均聚焦到所述待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，所述探測(cè)光源發(fā)出的探測(cè)光也聚焦到所述待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，透過(guò)所述待測(cè)樣品的探測(cè)光進(jìn)入所述探測(cè)器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，還包括光路調(diào)節(jié)模塊，所述光路調(diào)節(jié)模塊設(shè)置于所述多個(gè)栗浦光源與所述離軸拋物鏡之間，所述多個(gè)栗浦光源分別發(fā)出的栗浦光均入射到所述光路調(diào)節(jié)模塊，經(jīng)所述光路調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)后的所述多個(gè)栗浦光源分別發(fā)出的栗浦光的光軸均與預(yù)設(shè)光軸重合，由所述光路調(diào)節(jié)模塊出射的栗浦光經(jīng)所述離軸拋物鏡反射后偏離所述預(yù)設(shè)光軸聚焦到所述待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處，其中，所述預(yù)設(shè)光軸與所述離軸拋物鏡的光軸重合或平行。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，每一個(gè)所述栗浦光源均包括栗浦激光器和用于調(diào)節(jié)所述栗浦激光器發(fā)出的栗浦光的能量，并對(duì)所述栗浦激光器發(fā)出的栗浦光進(jìn)行濾波及擴(kuò)束的光控制模塊，所述栗浦激光器發(fā)出的栗浦光經(jīng)過(guò)所述光控制模塊調(diào)節(jié)后入射到所述光路調(diào)節(jié)模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述光控制模塊包括半波片、線偏振鏡、第一透鏡組、第一光闌以及第二透鏡組，所述半波片、線偏振鏡、第一透鏡組、第一光闌以及第二透鏡組依次耦合，所述栗浦激光器發(fā)出的栗浦光依次經(jīng)過(guò)所述半波片、線偏振鏡、第一透鏡組、第一光闌以及第二透鏡組以及所述光路調(diào)節(jié)模塊后入射至所述離軸拋物鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，還包括整形會(huì)聚模塊，所述整形會(huì)聚模塊設(shè)置于所述探測(cè)光源與所述樣品臺(tái)之間，所述探測(cè)光源發(fā)出的探測(cè)光經(jīng)過(guò)所述整形會(huì)聚模塊的整形會(huì)聚處理后聚焦到所述待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于將經(jīng)過(guò)整形會(huì)聚模塊整形會(huì)聚處理后的探測(cè)光反射到所述待測(cè)樣品的預(yù)設(shè)待測(cè)點(diǎn)處聚焦的反射鏡，所述反射鏡設(shè)置于所述整形會(huì)聚模塊與所述樣品臺(tái)之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)器包括濾波模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊和信號(hào)分析模塊，所述濾波模塊、所述光電轉(zhuǎn)換模塊及所述信號(hào)分析模塊依次耦合，透過(guò)所述待測(cè)樣品的探測(cè)光經(jīng)過(guò)所述濾波模塊的濾波處理后進(jìn)入所述光電轉(zhuǎn)換模塊，經(jīng)所述光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后進(jìn)入所述信號(hào)分析模塊。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波模塊包括會(huì)聚透鏡和第二光闌，由所述待測(cè)樣品出射的探測(cè)光，依次經(jīng)過(guò)所述會(huì)聚透鏡和所述第二光闌后入射到所述光電轉(zhuǎn)換模塊。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述探測(cè)器還包括濾光模塊，所述濾光模塊設(shè)置于所述待測(cè)樣品及所述濾波模塊之間。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光熱弱吸收測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述樣品臺(tái)為三維電動(dòng)平移臺(tái)。
【文檔編號(hào)】G01N21/88GK205538714SQ201620162935
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年3月3日
【發(fā)明人】王鳳蕊, 劉紅婕, 李青芝, 黃進(jìn), 耿鋒, 孫來(lái)喜, 蔣曉東, 葉鑫, 周曉燕
【申請(qǐng)人】中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心