logo好方法网

一种用于激光量热光学元件吸收损耗测试装置的改进样品夹具结构


技术摘要:
本发明公开一种用于激光量热光学元件吸收损耗测试装置的改进样品夹具结构,包括电机、正反牙丝杆、导轨、滑台、联轴器、两个温度传感器(NTC)、支杆和支架,其特征在于:激光量热法测量光学元件吸收损耗的过程是将置于被测光学元件前表面特定位置处的温度传感器测量得到  全部
背景技术:
在各种激光器及其应用系统中,使用了大量的光学元件,特别是薄膜光学元件。由 于薄膜吸收损耗的存在,使得薄膜光学元件在使用时由于激光照射引起内部温度上升,导 致光学元件表面热畸变,严重时会产生光学元件灾难性破坏,最终导致整个系统崩溃。因此 准确测量光学元件的吸收损耗可用于通过优化镀膜设计和工艺降低光学元件吸收损耗,提 高光学元件性能,提升激光器及应用系统的总体性能和稳定性。 目前测量光学元件绝对吸收损耗的方法主要是激光量热方法。激光量热法是光学 元件吸收损耗测量的国际标准(ISO11551:2003(E)-Test  method  for  absorptance  of  optical  laser  components),并且已被广泛应用于光学元件的吸收损耗测试。其优点是直 接测量吸收损耗的绝对值(不需要定标),测量灵敏度高(优于10-6-李斌成,熊胜明, H.Blaschke等,激光量热法测量光学薄膜微弱吸收,中国激光33:823(2006)),且装置简单, 调节方便。在国际标准ISO11551中,激光量热装置中温度传感器位置是根据文献 U.Willamowski ,D .Ristau ,E .Welsch“, Measuring  the  absolute  absorptance  of  optical  laser  components”Appl.Opt.37:8362-8370(1998)提出的均匀温度模型确定的。 但由于均匀温度模型中假定被测光学元件的热导率为无穷大而固定温度传感器位置在距 离激光照射点7mm的径向位置处。数值计算结果表明,对于热导率较小的光学元件,将温度 传感器位置固定在7mm处会引入较大的吸收损耗测量误差。 中国发明专利“一种光学元件吸收损耗测量的数据处理改进方法”(申请号 201010535210.2)提出了一种能更真实反映被测光学元件所处物理实际、考虑被测光学元 件有限热物理特性参数和几何结构尺寸的精确温度模型。根据该模型,针对不同材料类型 和不同几何结构尺寸的光学元件可通过调节温度传感器位置实现光学元件吸收损耗的更 准确测量。但该专利并未提出如何实现温度传感器位置的调节。
技术实现要素:
本发明的技术解决问题:改进现有测量光学元件吸收损耗的激光量热装置中的样 品夹具结构,使安装于样品夹具上的温度传感器位置可精确调节,从而实现光学元件吸收 损耗值的更精确测量。 具体技术解决方案为:用于激光量热光学元件吸收损耗测试装置的改进样品夹具 结构由电机、正反牙丝杆、导轨、滑台、联轴器、两个温度传感器(NTC)、支杆和支架组成;激 光量热光学元件吸收损耗测试装置中的计算机可通过电机控制器控制电机转动带动正反 牙丝杆转动,进而使丝杆上两个滑台进行同步双向直线运动;导轨为滑台提供导向作用;联 3 CN 111579216 A 说 明 书 2/3 页 轴器连接电机轴和丝杆轴,补偿两轴之间产生的偏移,并提供缓冲作用;支架用于固定结构 中的各部件;两个支杆安装两个温度传感器(NTC),并固定在滑台上随滑台运动;样品夹具 中的温度传感器位置通过控制电机驱动正反牙丝杆精确调节,其具体位置根据被测光学元 件的几何结构尺寸和热物理特性参数并结合精确温度模型确定。 所述温度传感器有两个,两个温度传感器的位置相对被测光学元件激光照射点对 称,激光照射点位于两个温度传感器的中间位置,三个位置近似在一条直线上。由于正反牙 丝杆转动能使两滑台进行同步双向直线运动,当调节温度传感器位置时,两个温度传感器 的位置通过正反牙丝杆同步调节,位置调节过程中始终保持两个温度传感器位置相对激光 照射点对称。而用于温度传感器位置调节的驱动电机安装于激光量热吸收损耗测量装置的 绝热样品室之外。 所述精确温度模型考虑被测光学元件的有限热物理特性参数和有限几何结构尺 寸效应,并同时考虑被测光学元件表面热损失的影响,能够准确描述被测光学元件因受激 光照射所引起的温升分布。 温度传感器准确位置的确定方法为:对于已知热物理特性参数值的待测光学元 件,通过对该热物理特性参数及特定几何结构尺寸的被测光学元件不同位置处温升的精确 温度模型数值模拟,用国际标准ISO  11551中规定的均匀温度模型进行拟合时吸收损耗值 最接近真实值(或假设值)的温度探测位置即温度传感器准确位置;对于未知热物理特性参 数值的被测光学元件,通过对不同热物理特性参数值大小、特定几何结构尺寸的被测光学 元件不同位置处温升的精确温度模型数值模拟,得到热物理特性参数值在较大范围内(例 如热导率通常从0.2到50W/m·K范围内)变化时,采用均匀温度模型进行拟合时,吸收损耗 拟合值均能接近假设值的温度探测位置即该几何结构尺寸光学元件的温度传感器准确位 置。在实际操作中可根据被测光学元件的热物理特性参数和几何结构尺寸采用精确温度模 型建立数据库,在吸收损耗测量开始前仅需在软件界面输入被测光学元件的材料名称和几 何结构尺寸(如圆形元件的直径和厚度),系统将温度传感器自动调节到准确位置。 本发明与现有的激光量热装置相比具吸收损耗测量精度更高的优点。 附图说明 图1为本发明的改进的样品夹具结构示意图。 图2为采用改进的样品夹具结构的激光量热吸收损耗测量装置结构示意图。
下载此资料需消耗2积分,
分享到:
收藏