一种折叠腔光腔衰荡装置激光注入腔内的耦合效率测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115753028A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211555261.0(22)申请日2022.12.05(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人李斌成杨哲赵斌兴王静(51)Int.Cl.G01M11/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种折叠腔光腔衰荡装置激光注入腔内的耦合效率测量方法(57)摘要本发明涉及一种基于折叠腔构型的光腔衰荡装置激光注入腔内的耦合效率测量方法，采用激光束通过一块平面高反射腔镜斜入射地注入到折叠腔中，被平面高反射腔镜反射的激光束功率由功率计连续测量记录，通过遮挡腔内激光束控制腔内激光束是否发生共振耦合，计算遮挡/无遮挡两种情况下功率计所记录的反射激光束功率的比值可以得到激光耦合进入腔内的比例，即激光注入的耦合效率。本方法在现有基于折叠腔光腔衰荡装置上，只需采用功率计测量记录平面反射腔镜的反射激光束功率，不改变原有衰荡光腔结构和激光器输出光束模式，就可得到激光注入腔内的耦合效率，具有方法简单、调节方便、成本低等优点。CN115753028ACN115753028A权利要求书1/1页1.一种折叠腔光腔衰荡装置激光注入腔内的耦合效率测量方法，其特征在于实现耦合效率测量的步骤如下：步骤(1)、将由半导体激光器发出的一束连续激光束注入光学谐振腔中，所述的光学谐振腔为一折叠腔，由两块相同的平凹高反射腔镜和一块平面高反射腔镜组成，或者由三个以上高反射腔镜构成折叠初始腔，同时也可以在初始腔的基础上加入被测高反射光学元件构成测试腔，所述激光束从平面高反射腔镜斜入射地注入光学谐振腔，其反射光束功率由激光功率计测量；光腔衰荡信号由一块平凹高反射腔镜输出并由光电探测器探测和数据采集卡采集，由计算机进行数据处理得到光腔衰荡信号的衰荡时间；步骤(2)、调节所述光学谐振腔中的两平凹高反射腔镜或平面高反射腔镜的俯仰角使光路对准使采集的衰荡信号幅值最大；保持腔结构不变，在一段时间内连续记录平面高反射腔镜反射的激光束功率；步骤(3)、在光学谐振腔中加入遮挡元件使腔内激光束无法发生共振，在一段时间内连续记录平面高反射腔镜反射的激光束功率；步骤(4)、重复步骤(2)和步骤(3)5次以上，每次分别记录腔内共振和不共振两种情况下平面高反射腔镜反射的激光光功率；步骤(5)、对步骤(4)中获得的平面高反射腔镜反射的激光束功率分为两类作统计平均：腔内共振情况下的平均功率记为P1，腔内不发生共振情况下的平均功率记为P2，得到激光注入腔内的耦合效率为：(P2‑P1)/P2。2.根据权利要求1所述的一种折叠腔光腔衰荡装置激光注入腔内的耦合效率测量方法，其特征在于：所述光学谐振腔为三个及以上高反射腔镜组成的折叠腔，构成的光学谐振腔满足光学稳定腔条件。3.根据权利要求1所述的一种折叠腔光腔衰荡装置激光注入腔内的耦合效率测量方法，其特征在于：所述光腔衰荡装置可以为光反馈光腔衰荡装置，也可以为连续光腔衰荡装置。4.根据权利要求1所述的一种折叠腔光腔衰荡装置激光注入腔内的耦合效率测量方法，其特征在于：所述的激光功率计分辨率应小于激光输出功率的百分之一，且噪声等效功率小于激光输出功率的千分之一。5.根据权利要求1所述的一种折叠腔光腔衰荡装置激光注入腔内的耦合效率测量方法，其特征在于：所述平面高反射腔镜反射率大于99％。2CN115753028A说明书1/3页一种折叠腔光腔衰荡装置激光注入腔内的耦合效率测量方法技术领域[0001]本发明涉及光学元件光学损耗测量的光腔衰荡技术领域，特别涉及折叠腔光腔衰荡装置中激光注入腔内的耦合效率的测量。背景技术[0002]光腔衰荡技术是一种基于高精细度无源光学谐振腔的高灵敏度低损耗测量技术，已广泛使用于高反射率/透射率测量、高分辨率光谱检测以及痕量气体检测等众多领域。在使用连续光腔衰荡技术或者光反馈光腔衰荡技术测量高反射率/高透射光学元件的反射率/透射率时，可以使用折叠腔结构作为初始衰荡腔。其中，连续激光束注入腔内不仅需要满足横模匹配也需要满足纵模匹配(频率匹配)，频率匹配直接影响入射激光和衰荡腔之间的耦合效率。激光注入腔内的耦合效率即为衰荡腔透射光谱积分能量和激光器输出光谱积分能量的比值，耦合效率高可以在不提高现有激光器输出功率的条件下极大地提高衰荡光腔的输出光功率，探测器所获信号的信噪比增大，系统灵敏度也相应提高。因此，基于光腔衰荡技术的激光注入腔内的耦合效率的获取具有十分重要的意义。现有光腔衰荡技术中激光注入的耦合效率的获取一般通过理论计算，即从激光器输出的频谱和衰荡腔的透射光谱通过数值计算得到。在具体的实验测量中，耦合效率的测量主要是首先测量在