基于温度效应的光学薄膜吸收测量技术研究

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光学薄膜吸收损耗的存在不仅会影响薄膜的光学性能,更会造成激光在薄膜内的热沉积。尤其是在高功率激光系统中,即使十分微弱的吸收也会给薄膜元件带来灾难性的破坏。因此,有必要对光学薄膜的吸收进行精确、快速、实时的检测。   目前,基于光热效应的一些吸收测量技术得到了广泛的发展和应用,常用的光热测量技术有光热偏转技术和表面热透镜技术。光热失调技术是一种新型的光热技术,它是利用光学薄膜元件反射或透射光谱随温度变化而发生漂移的温度效应,通过监测某一波长处反射率或透射率的变化情况来研究光学薄膜的吸收。本论文主要基于光热失调技术展开对光学薄膜微弱吸收测量的研究。主要完成了以下工作内容:   首先,阐述了光学薄膜吸收测量的背景和意义,介绍了国内外吸收测量的一些研究现状,并对常用的一些吸收测量技术和本论文研究中使用的光热失调技术进行了介绍和对比,分析了各自的优缺点。   然后,对光热失调技术的基本理论进行了介绍,详细分析了高反射光学薄膜的温度稳定性问题,推导了样品吸收时的温度场和光热失调信号表达式。并分析了反射率温度系数、频谱带边缘斜率和反射光偏振特性等因素对吸收测量灵敏度的影响,为光热失调技术的实验研究提供了理论基础。   最后,搭建实验系统,实现了利用光热失调技术进行吸收测量。实验研究了不同探测方式、加热光入射角度、加热光波长和调制频率等因素对光热失调技术的影响。在理论分析和实验研究的基础上,基于光热失调技术提出了一种利用反射率或透射率、温度变化和加热光功率之间的三个线性关系,实现光学薄膜绝对吸收测量的方法。并分析了探测光波长和入射角度,以及加热光斑尺寸和加热光调制频率等影响绝对测量的因素。   本论文研究工作丰富了光热失调技术的理论和实验基础,为该技术在吸收测量领域的进一步完善和应用提供了依据。
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