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题名:
光学元件吸收损耗的高灵敏度检测技术研究
作者: 张晓荣
学位类别: 博士
答辩日期: 2015-05
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 李斌成
关键词: 激光量热技术,大口径光学元件,吸收,激光诱导偏转技术,定标误差,热变形,表面热透镜技术,光热偏转技术,灵敏度,构型优化。
学位专业: 光学工程
中文摘要: 激光技术的不断发展对光学元件的性能提出了越来越高的要求。尤其在高功率激光系统中,光学元件的吸收损耗是限制其进一步发展的一个重要因素。而光学元件吸收损耗的准确测量,对于优化镀膜工艺、降低薄膜吸收损耗具有重要的意义。因此,本文围绕吸收损耗的高灵敏检测技术展开研究。
提出了激光量热法测量大口径光学元件吸收损耗的方法。建立了大口径光学元件的温度模型,用于分析样品表面温升数据,计算大口径光学元件的吸收损耗。为验证该方法的可行性,使用该温度模型分析了激光量热法测量大口径光学元件的测量灵敏度,此外考虑到测量灵敏度对温度探测位置非常敏感,因此分析了温度探测位置误差对测量结果的影响。 为分析激光诱导偏转技术中电阻加热方法的定标误差,建立了光学样品在方形平顶激光辐照和电阻加热激励下的温度模型。使用理论模型和有限元方法分析了激光诱导偏转信号和相应定标误差与探测激光位置的关系并提出了减小定标误差的方法。
从表面热透镜技术的理论出发,提出了使用短波长检测激光提高表面热透镜技术的测量灵明度的方法。为此使用三个不同波长的检测激光研究了检测激光波长对表面热透镜信号的影响。实验结果表明:最佳探测距离和相应的表面热透镜信号都与波长成反比。因此,使用紫外激光作为检测光光源可以有效提高表面热透镜信号的测量灵敏度。
建立了基于菲涅尔衍射理论的光热偏转信号的精确理论模型,得到了光热偏转信号的表达式和光热偏转信号的构型优化参数。此外,开展了光热偏转技术的构型优化实验,分析了检测激光光斑、束腰位置、波长以及探测距离对光热偏转信号的影响。实验与理论结果一致。实验结果表明,最优探测距离完全依赖于检测技术束腰位置和检测激光波长,通过优化检测激光光斑半径和探测距离可以有效增大光热偏转信号幅值。此外,实验结果证明使用短波长检测激光提高光热偏转技术的测量灵敏度。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/3033
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作者单位: 中国科学院光电技术研究所

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张晓荣. 光学元件吸收损耗的高灵敏度检测技术研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2015.
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