基于光腔衰蕩法的光學諧振腔模式及損耗測量裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言涉及一種基于光腔衰蕩法測量光學諧振腔模式及損耗的裝置，包括激光器、聲光開關(guān)、一號球面反射鏡、平面反射鏡、二號球面反射鏡、起偏器、諧振腔固定臺、分光鏡、高分辨率CCD望遠準直系統(tǒng)、圖像采集卡、高速探測器、高速數(shù)據(jù)采集卡、主控計算機、聲光開關(guān)驅(qū)動器和手動壓電陶瓷驅(qū)動器。該裝置通過監(jiān)控光學諧振腔內(nèi)的指定本征模式及其在腔內(nèi)的光強衰減特征時間，實現(xiàn)了對光學諧振腔本征模式及損耗的同時準確測量，其測量精度高，操作方便；該裝置還可以很好的完成環(huán)形激光諧振腔的裝調(diào)時損耗的監(jiān)控，這對于提高激光陀螺性能和生產(chǎn)合格率有重要意義。
【專利說明】基于光腔衰蕩法的光學諧振腔模式及損耗測量裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0001]本發(fā)明屬于測量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言本發(fā)明涉及一種基于光腔衰蕩法測量光學諧振腔模式及損耗的裝置和方法。
【背景技術(shù)】:
[0002]高品質(zhì)光學諧振腔在高精度激光陀螺、引力波探測以及高能激光器等許多國防重要領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，高品質(zhì)光學諧振腔的各個本征模式的損耗是其品質(zhì)好壞的重要性能指標，精確測量高品質(zhì)光學諧振腔的工作模式及損耗是高品質(zhì)光學諧振腔研制的一項核心技術(shù)。
[0003]目前，關(guān)于光學諧振腔損耗的測量方法有多種，例如:基于DF透反儀的直接測量法，基于測量光學諧振腔自由光譜范圍的頻譜法和通過測量諧振光功率譜線半高寬計算出諧振腔損耗的諧振法以及基于測量光學諧振腔衰減時間常數(shù)的光腔衰蕩法。使用DF透反儀的直接測量方法簡單，但只適用于較高損耗測量和對測量精度要求不高的情況；基于測量光學諧振腔自由光譜范圍的頻譜法只適用于中、高損耗的情況；通過測量諧振光功率譜線半高寬計算出諧振腔損耗的諧振法在中、高損耗的情況下，理論上可以達到較高的精度，但掃頻激光器中壓電陶瓷的非線性對該法的測量精度影響較大；基于測量光學諧振腔衰減時間常數(shù)的光腔衰蕩法，具有損耗越低測量越精確且不受光學諧振腔入射激光光強穩(wěn)定’性的影響，最適合于高品質(zhì)光學諧振腔損耗的高精度測量。
[0004]西安電子科技大學的邵曉鵬等人在其2011年的發(fā)明中(專利號:201110093194.0)，提出了一種基于諧振法的激光陀螺光學諧振腔損耗測量系統(tǒng)。該發(fā)明利用激光陀螺諧振腔損耗測量系統(tǒng)，提出了一種以諧振光功率譜線半高寬為依據(jù)的壓電陶瓷非線性校正方法，保證校正精度，避免另外采用設(shè)備進行壓電陶瓷非線性校正，降低了成本，提高了效率，簡化了測量過程。但是該系統(tǒng)仍然只適用于中高損耗的諧振腔損耗測量。
[0005]邵曉鵬等人同時還有另外一項發(fā)明(專利號:201110093195.5)，提出了一種基于光腔衰蕩法的光學諧振腔損耗測量系統(tǒng)。該發(fā)明采用單模掃頻激光器，在壓電陶瓷驅(qū)動電路的控制下，輸出頻率呈周期性且連續(xù)線性變化的激光束。在激光器的一個掃頻周期內(nèi)，在待測諧振腔中激發(fā)多個本征模式，并采用聲光開關(guān)，實現(xiàn)逐次快速切斷諧振腔諧振輸出的多個模式的激光，產(chǎn)生多個模式的光腔衰蕩信號，進一步保證了對多個激光模式的損耗同時進行測量。然而，實驗表明激光器輸出光具有空間及強度不穩(wěn)定性。每一個掃頻周期內(nèi)激光器在待測諧振腔中激發(fā)的本征模式及模式質(zhì)量很大程度上取決于入射光與諧振腔模式的匹配。雖然該系統(tǒng)在一個掃頻周期內(nèi)激發(fā)產(chǎn)生多個模式的光腔衰蕩信號，卻并不知道激發(fā)了哪些模式，更不能保證激發(fā)所有我們想要測量的模式。系統(tǒng)只能得到激發(fā)模式的損耗大小，對于沒有激發(fā)的模式則無法測量。更重要的是，該系統(tǒng)只測量激發(fā)模式的衰蕩信號而沒有采集諧振模式圖像，對于損耗相近的模式(如TEMOl和TEM10)也根本無法分辨。光學諧振腔有基模和眾多的高階模，準確測量這些模式及其損耗對于評估光學諧振腔的性能是非常重要的。為此，需要研制能準確分辨光學諧振腔本征模式(如ΤΕΜ00、TEMOU TEMlO,TEMll等)且能對這些本征模式的腔損耗進行精確測量的系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]本發(fā)明的目的在于克服上述己有技術(shù)的不足，提出了一種基于光腔衰蕩法的光學諧振腔模式及損耗測量裝置和方法，以實現(xiàn)對光學諧振腔特定本征模式及其腔損耗的精確測量。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述的基于光腔衰蕩法的光學諧振腔模式及損耗測量裝置包括:激光器1、聲光開關(guān)2、一號球面反射鏡3、平面反射鏡4、二號球面反射鏡5、起偏器6、諧振腔固定臺7、分光鏡8、高分辨率CXD望遠準直系統(tǒng)9、圖像采集卡10、高速探測器
11、高速數(shù)據(jù)采集卡12、主控計算機13、聲光開關(guān)驅(qū)動器14和手動壓電陶瓷驅(qū)動器15。
[0008]所述激光器輸出的激光束依次經(jīng)過聲光開關(guān)、一號球面反射鏡、平面反射鏡、二號球面反射鏡、起偏器，入射到諧振腔固定臺上的待測諧振腔中并在待測諧振腔中激發(fā)出某一本征模式的諧振光,該諧振光從待測諧振腔中出射后，經(jīng)分光鏡一分為二，其中一路光入射到高分辨率CXD望遠準直系統(tǒng)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生圖像信號，另一路光入射到高速探測器經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電壓信號。圖像信號由圖像采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)街骺赜嬎銠C上顯示。此時主控計算機輸出控制模塊會自動識別該圖像，如果該圖像不是事先選定的待測模式則繼續(xù)調(diào)節(jié)入射光角度和手動壓電陶瓷驅(qū)動器。如果該圖像是事先選定的待測模式則由主控計算機輸出一個觸發(fā)信號觸發(fā)聲光開關(guān)驅(qū)動器，由聲光開關(guān)驅(qū)動器關(guān)斷聲光開關(guān)，快速切斷聲光調(diào)制器的一級衍射光，使待測諧振腔中特定模式的諧振光產(chǎn)生光腔衰蕩信號。光腔衰蕩信號入射到高速探測器經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生腔衰蕩電壓信號，由高速數(shù)據(jù)采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)街骺赜嬎銠C數(shù)據(jù)采集處理模塊。
[0009]所述激光器采用單模掃頻激光器，該激光器通過手動壓電陶瓷驅(qū)動器控制腔長以實現(xiàn)激光器輸出激光頻率可控。
[0010]所述主控計算機設(shè)有圖像顯示模塊、輸出控制模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊。圖像顯示模塊用來采集并顯示圖像采集卡采集到的諧振光斑圖像，用來直接判讀諧振模式；輸出控制模塊用來輸出觸發(fā)信號觸發(fā)聲光開關(guān)驅(qū)動器以控制聲光開關(guān)關(guān)斷入射光；數(shù)據(jù)采集處理模塊用來采集高速數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)進行擬合處理，最后得到待測諧振腔在該特定諧振模式下的損耗。
[0011]本發(fā)明還提供了一種利用上述裝置對光學諧振腔模式及損耗進行測量的方法，該方法包括如下步驟:
[0012]步驟1:搭建光學諧振腔模式及損耗測量裝置的光路平臺。激光器輸出光束經(jīng)過聲光開關(guān)后產(chǎn)生一級衍射光，使一級衍射光束經(jīng)過一號球面鏡、平面反射鏡、二號球面鏡以及起偏器模式匹配注入到待測光學諧振腔；
[0013]步驟2:調(diào)節(jié)CCD望遠準直系統(tǒng)焦距并使其聚焦在諧振腔光闌處。從諧振腔光闌處輸出的諧振光經(jīng)圖像采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入主控計算機，通過主控計算機屏幕實時監(jiān)控諧振腔內(nèi)的諧振本征模式；
[0014]步驟3:通過手動調(diào)整壓電陶瓷驅(qū)動器電壓對激光器腔長進行掃描。當一級衍射光束的光波頻率與待測光學諧振腔某個本征模式的頻率一致時，主控計算機屏幕則會顯示出該本征模式，調(diào)整壓電陶瓷驅(qū)動器電壓以及一號球面反射鏡和二號球面反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度直到在待測諧振腔中產(chǎn)生待測本征模式的諧振光；
[0015]步驟4:該諧振光從待測諧振腔中出射后，經(jīng)分光鏡一分為二，其中一路光入射到高分辨率CXD望遠準直系統(tǒng)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生圖像信號，另一路光入射到高速探測器經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電壓信號；
[0016]步驟5:圖像信號由圖像采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)街骺赜嬎銠C上顯示，此時主控計算機輸出控制模塊會識別該圖像，如果該圖像不是事先選定的待測本征模式則重復(fù)步驟3。如果該圖像是事先選定的待測本征模式則由主控計算機輸出觸發(fā)信號控制聲光開關(guān)驅(qū)動器，由聲光開關(guān)驅(qū)動器關(guān)斷聲光開關(guān)，快速切斷聲光調(diào)制器的一級衍射光，使待測諧振腔中特定本征模式的諧振光產(chǎn)生光腔衰蕩信號。光腔衰蕩信號入射到高速探測器經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生腔衰蕩電壓信號；
[0017]步驟6:腔衰蕩電壓信號由高速數(shù)據(jù)采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換傳輸?shù)街骺赜嬎銠C的數(shù)據(jù)采集處理模塊進行擬合處理就能得到衰減系數(shù)τ，再進一步計算得到待測環(huán)形激光諧振腔在指定本征模式下的損耗，衰減過程結(jié)束后，聲光開關(guān)重新打開，并可進行下一次探測。
[0018]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0019]1.通過手動調(diào)整壓電陶瓷驅(qū)動器電壓以及一號球面反射鏡和二號球面反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度可以在待測諧振腔中產(chǎn)生任意指定的諧振腔本征模式，并且產(chǎn)生的諧振腔本征模式可以輸入主控計算機進行實時監(jiān)控，特定諧振腔本征模式的實時監(jiān)控和可控激發(fā)是本專利區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的顯著特點，正是通過本發(fā)明提供的技術(shù)方案用以實現(xiàn)指定諧振腔本征模式的產(chǎn)生和對本征模式損耗進行精確測量。
[0020]2.本發(fā)明通過監(jiān)控諧振腔內(nèi)的本征模式并測量光學諧振腔內(nèi)指定諧振本征模式的光強衰減特征時間，實現(xiàn)了對高品質(zhì)光學諧振腔各種本征模式損耗的準確測量，其測量精度高，操作方便。借助本發(fā)明可以很好的完成環(huán)形激光諧振腔裝調(diào)時對其損耗的監(jiān)控，這對于提高激光陀螺性能和陀螺生產(chǎn)合格率有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明光學諧振腔本征模式及損耗測量裝置結(jié)構(gòu)框圖；
[0022]1.激光器、2.聲光開關(guān)、3.—號球面反射鏡,4.平面反射鏡、5.二號球面反射鏡、
6.起偏器、7.諧振腔固定臺、8.分光鏡、9.高分辨率C⑶望遠準直系統(tǒng)、10.圖像采集卡、
11.高速探測器、12.高速數(shù)據(jù)采集卡、13.主控計算機、14.聲光開關(guān)驅(qū)動器、15.手動壓電陶瓷驅(qū)動器。
[0023]圖2是本發(fā)明測量光學諧振腔本征模式及損耗測量方法的總體流程圖；
[0024]圖3是待測諧振腔輸出特定本征模式的光腔衰蕩指數(shù)衰減曲線及擬合曲線圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明:
[0026]圖1是本發(fā)明光學諧振腔本征模式損耗的測量裝置的結(jié)構(gòu)框圖。本發(fā)明所述測量裝置包括:激光器1、聲光開關(guān)2、一號球面反射鏡3,平面反射鏡4、二號球面反射鏡5、起偏器6、諧振腔固定臺7、分光鏡8、高分辨率CXD望遠準直系統(tǒng)9、圖像采集卡10、高速探測器
11、高速數(shù)據(jù)采集卡12、主控計算機13、聲光開關(guān)驅(qū)動器14和手動壓電陶瓷驅(qū)動器15。其中，手動壓電陶瓷驅(qū)動器15連接至激光器I上，用于控制激光器腔長，調(diào)節(jié)激光器輸出激光的頻率；激光器I出射光經(jīng)聲光開關(guān)2產(chǎn)生一級衍射光，依次經(jīng)過一號球面反射鏡3，平面反射鏡4、二號球面反射鏡5、起偏器6模式匹配到諧振腔固定臺7上的待測光學諧振腔中(如:環(huán)形激光陀螺諧振腔)。分光鏡8將待測諧振腔輸出的諧振光分成兩束，一束入射到高分辨率CXD望遠準直系統(tǒng)9中經(jīng)圖像采集卡10采集輸入到主控計算機13并在屏幕上實時顯示，用來實時監(jiān)控待測諧振腔內(nèi)的諧振光本征模式，手動調(diào)整壓電陶瓷驅(qū)動器電壓以及一號球面反射鏡和二號球面反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度直到在待測諧振腔中產(chǎn)生需要測量的本征模式；此時主控計算機中的輸出控制模塊通過模式識別程序識別屏幕上顯示的圖像為指定的本征模式后會輸出觸發(fā)信號傳給聲光開關(guān)驅(qū)動器,驅(qū)動器使聲光開關(guān)瞬時切斷一級衍射光束，使之在待測光學諧振腔內(nèi)開始衰減，衰減信號經(jīng)由分光鏡分光后入射到高速探測器11產(chǎn)生電壓信號，由高速數(shù)據(jù)采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集后傳輸?shù)街骺赜嬎銠C。
[0027]本實施方式中，所述激光器I為線偏振He-Ne單模掃頻激光器,波長632.8nm,工作在基橫模狀態(tài)。激光器I的其中一個腔鏡上安裝有壓電陶瓷，腔鏡可在壓電陶瓷的驅(qū)動下沿腔鏡法線運動來改變激光器腔長和輸出光的頻率。所述手動壓電陶瓷驅(qū)動器15可以對腔鏡上的壓電陶瓷施加人為控制的電壓，使激光器的輸出光頻率維持在指定的諧振腔諧振模式頻率上。
[0028]所述聲光開關(guān)2由聲光晶體和驅(qū)動電路組成。激光器I的輸出光以布拉格角入射到聲光晶體后產(chǎn)生零級光束和一級衍射光束。驅(qū)動電路可以控制聲光晶體內(nèi)聲光效應(yīng)的有無，進而控制一級衍射光束的有無，從而起到聲光開關(guān)的作用。
[0029]一級衍射光束經(jīng)過模式匹配系統(tǒng)(一號球面反射鏡3，平面反射鏡4、二號球面反射鏡5、起偏器6)模式匹配后入射到諧振腔固定臺7上的光學諧振腔中。所述模式匹配系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)由其出射光束的傾角、位置和偏振面方向，從而與環(huán)形激光諧振腔10光波本征模式的傳播方向、空間位置和偏振態(tài)實現(xiàn)較好的匹配。所述模式匹配系統(tǒng)由球面反射鏡3，平面反射鏡4、球面反射鏡5、起偏器6組成。其中，所述球面反射鏡3，平面反射鏡4、球面反射鏡5與激光器I的相對位置是根據(jù)模式匹配的要求計算得出的。通過一號球面反射鏡3和二號球面反射鏡5的配合，可以調(diào)節(jié)出射光束的傾角，還可以在保持出射光束角度不變的情況下實現(xiàn)出射光束空間位置的調(diào)節(jié)，使得光束沿諧振腔光軸入射，并且使得光束的腰斑半徑與待測諧振腔本征模式一致。
[0030]所述起偏器6用于調(diào)整光束的偏振面，通過旋轉(zhuǎn)起偏器可以連續(xù)調(diào)節(jié)出射光束偏振面的方向，使其與環(huán)形激光諧振腔光波本征模式的偏振面方向一致。
[0031]所述諧振腔固定臺7用來固定待測光學諧振腔，如:待裝調(diào)的環(huán)形激光陀螺諧振腔體，并可以調(diào)節(jié)該諧振腔反射鏡與腔體的相對位置，以實現(xiàn)對諧振腔損耗最小化的調(diào)整。
[0032]所述分光鏡8采用半反半透鏡。
[0033]所述高分辨率CCD望遠準直系統(tǒng)9采用的是WATEC-902B，像素為768*576，低光強閾值響應(yīng)，象元尺寸為4.65um*4.65um的CXD相機以及可調(diào)焦距的望遠鏡鏡頭。
[0034]所述的高速探測器11和高速數(shù)據(jù)采集卡12將諧振光衰蕩信號采集到主控計算機13，通過計算機數(shù)據(jù)采集處理模塊對光強衰減數(shù)據(jù)進行擬合處理后得到衰減系數(shù)，進而得到諧振腔損耗。
[0035]圖3本發(fā)明中光強衰減數(shù)據(jù)擬合處理示意圖，光強衰減過程呈現(xiàn)指數(shù)函數(shù)形式:[0036]I (t) = a+bexp [_t/ τ ] (I)
[0037]其中，τ為光強衰減特征時間，a為高速探測器的基底噪聲和背景光噪聲的幅值，b為聲光調(diào)制器關(guān)斷時的指定諧振腔諧振模式充分諧振時的光強幅值。對諧振光衰蕩信號進行擬合可以得到T，a，b的值。
[0038]光強衰減特征時間τ與諧振腔損耗δ之間有如下關(guān)系式:
【權(quán)利要求】
1.基于光腔衰蕩法的光學諧振腔模式及損耗測量裝置，其特征在于包括:激光器(I)、聲光開關(guān)(2)、一號球面反射鏡(3)、平面反射鏡(4)、二號球面反射鏡(5)、起偏器(6)、諧振腔固定臺(7)、分光鏡(8)、高分辨率CCD望遠準直系統(tǒng)(9)、圖像采集卡(10)、高速探測器(11)、高速數(shù)據(jù)采集卡(12)、主控計算機(13)、聲光開關(guān)驅(qū)動器(14)和手動壓電陶瓷驅(qū)動器(15)； 所述激光器(1)輸出的激光束依次經(jīng)過聲光開關(guān)(2)、一號球面反射鏡(3)、平面反射鏡(4)、二號球面反射鏡(5)、起偏器(6)，入射到諧振腔固定臺(7)上的待測諧振腔中并在待測諧振腔中激發(fā)出某一本征模式的諧振光，該諧振光從待測諧振腔(7)中出射后，經(jīng)分光鏡(8) —分為二，其中一路光入射到高分辨率CXD望遠準直系統(tǒng)(9)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生圖像信號，另一路光入射到高速探測器(11)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電壓信號；所述圖像信號由圖像采集卡(10)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)街骺赜嬎銠C(13)上顯示，主控計算機(13)輸出控制模塊會自動識別所述圖像信號，如果該圖像不是事先選定的待測模式則繼續(xù)調(diào)節(jié)入射光角度和手動壓電陶瓷驅(qū)動器，如果該圖像是事先選定的待測模式則由主控計算機輸出一個觸發(fā)信號觸發(fā)聲光開關(guān)驅(qū)動器(14)，由聲光開關(guān)驅(qū)動器(14)關(guān)斷聲光開關(guān)(2)，快速切斷聲光調(diào)制器的一級衍射光，使待測諧振腔中特定模式的諧振光產(chǎn)生光腔衰蕩信號，所述光腔衰蕩信號入射到高速探測器(11)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生腔衰蕩電壓信號，由高速數(shù)據(jù)采集卡(12)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字采集后傳輸?shù)街骺赜嬎銠C(12)的數(shù)據(jù)采集處理模塊； 所述激光器(1)采用單模掃頻激光器，該激光器通過手動壓電陶瓷驅(qū)動器(15)控制腔長; 所述主控計算機(13)設(shè)有圖像顯示模塊、輸出控制模塊和數(shù)據(jù)采集處理模塊，所述圖像顯示模塊用來采集并顯示圖像采集卡采集到的諧振光斑圖像，用來直接判讀諧振模式；所述輸出控制模塊用來輸出觸發(fā)信號觸發(fā)聲光開關(guān)驅(qū)動器以控制聲光開關(guān)關(guān)斷入射光；所述數(shù)據(jù)采集處理模塊用來采集高速數(shù)據(jù)采集卡的數(shù)據(jù)進行擬合處理，最后得到待測諧振腔在該特定諧振模式下的損耗。
2.一種如權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:所述激光器(1)為線偏振He-Ne激光器，波長632.8nm,工作在基橫模狀態(tài)。
3.—種如權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:所述分光鏡(8)采用半反半透鏡。
4.一種如權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于:所述高分辨率CCD望遠準直系統(tǒng)(9)采用的是WATEC-902B，像素為768*576，低光強閾值響應(yīng)，象元尺寸為4.65um*4.65um的CXD相機以及可調(diào)焦距的望遠鏡鏡頭。
5.一種基于光腔衰蕩法的光學諧振腔模式及損耗測量方法，其特征在于該方法包括以下步驟: 步驟1:搭建光學諧振腔模式及損耗測量裝置的光路平臺，激光器輸出光束經(jīng)過聲光開關(guān)后產(chǎn)生一級衍射光，使一級衍射光束經(jīng)過一號球面鏡、平面反射鏡、二號球面鏡以及起偏器模式匹配注入到待測光學諧振腔； 步驟2:調(diào)節(jié)CXD望遠準直系統(tǒng)焦距并使其聚焦在諧振腔光闌處，從諧振腔光闌處輸出的諧振光經(jīng)圖像采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入主控計算機，通過主控計算機屏幕實時監(jiān)控諧振腔內(nèi)的諧振本征模式； 步驟3:通過手動調(diào)整壓電陶瓷驅(qū)動器電壓對激光器腔長進行掃描，當一級衍射光束的光波頻率與待測光學諧振腔某個本征模式的頻率一致時，主控計算機屏幕則會顯示出該本征模式，調(diào)整壓電陶瓷驅(qū)動器電壓以及一號球面反射鏡和二號球面反射鏡的偏轉(zhuǎn)角度直到在待測諧振腔中產(chǎn)生待測本征模式的諧振光； 步驟4:該諧振光從待測諧振腔中出射后，經(jīng)分光鏡一分為二，其中一路光入射到高分辨率CXD望遠準直系統(tǒng)經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生圖像信號，另一路光入射到高速探測器經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電壓信號； 步驟5:圖像信號由圖像采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后傳輸?shù)街骺赜嬎銠C上顯示，此時主控計算機輸出控制模塊會識別該圖像，如果該圖像不是事先選定的待測本征模式則重復(fù)步驟.3，如果該圖像是事先選定的待測本征模式則由主控計算機輸出觸發(fā)信號控制聲光開關(guān)驅(qū)動器，由聲光開關(guān)驅(qū)動器關(guān)斷聲光開關(guān)，快速切斷激光器的輸出，使待測諧振腔中特定本征模式的諧振光產(chǎn)生光腔衰蕩信號，光腔衰蕩信號入射到高速探測器經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生腔衰蕩電壓信號； 步驟6:腔衰蕩電壓信號由高速數(shù)據(jù)采集卡進行模數(shù)轉(zhuǎn)換傳輸?shù)街骺赜嬎銠C的數(shù)據(jù)采集處理模塊進行擬合處理就能得到衰減系數(shù)τ，再進一步計算得到待測環(huán)形激光諧振腔在指定本征模式下的損耗，衰減過程結(jié)束后，聲光開關(guān)重新打開，并可進行下一次探測。
6.一種基于光腔衰蕩法的光學諧振腔模式及損耗測量方法，其特征在于:所述步驟6中的擬合處理方法中，采用下述公式作為擬合函數(shù):
I(t) = a+be xp[_t/τ]0
【文檔編號】G01M11/02GK103913299SQ201410145744
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月10日
【發(fā)明者】袁杰, 陳梅雄, 譚中奇, 張斌, 羅暉, 王飛, 龍興武 申請人:中國人民解放軍國防科學技術(shù)大學