基于光热位移原理的KDP晶体光吸收系数干涉测量方法的数学模型及结构参数优化

沈华; 张英聪; 朱日宏

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基于光热位移原理的KDP晶体光吸收系数干涉测量方法的数学模型及结构参数优化

沈华, 张英聪, 朱日宏

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沈华, 张英聪, 朱日宏. 基于光热位移原理的KDP晶体光吸收系数干涉测量方法的数学模型及结构参数优化[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3353-3357.

引用本文:

沈华, 张英聪, 朱日宏. 基于光热位移原理的KDP晶体光吸收系数干涉测量方法的数学模型及结构参数优化[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3353-3357.

Shen Hua, Zhang Yingcong, Zhu Rihong. Mathematical model and structure parameters optimization of KDP crystal optical absorption coefficient measurement with interferometry method based on photothermal displacement principle[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(12): 3353-3357.

Citation:

Shen Hua, Zhang Yingcong, Zhu Rihong. Mathematical model and structure parameters optimization of KDP crystal optical absorption coefficient measurement with interferometry method based on photothermal displacement principle[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(12): 3353-3357.

基于光热位移原理的KDP晶体光吸收系数干涉测量方法的数学模型及结构参数优化

1.
南京理工大学电光学院,江苏南京 210094

基金项目:

江苏省自然科学基金（BK2012802）

详细信息

作者简介:
沈华（1981-），男，讲师，主要从事精密光学测试方面的研究。Email：Edward_bayun@163.com；朱日宏（1964-），男，教授，主要从事精密光学仪器方面的研究。Email：zhurihong@njust.edu.cn

沈华（1981-），男，讲师，主要从事精密光学测试方面的研究。Email：Edward_bayun@163.com；朱日宏（1964-），男，教授，主要从事精密光学仪器方面的研究。Email：zhurihong@njust.edu.cn

中图分类号: O436.2

Mathematical model and structure parameters optimization of KDP crystal optical absorption coefficient measurement with interferometry method based on photothermal displacement principle

1.
Insitude of Electronic Engineering and Photoelectronic Technology,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing 210094,China

摘要: KDP晶体的光吸收系数是评价其光学质量的重要参数。尤其在惯性约束核聚变装置（ICF）中，其大小直接决定出射脉冲的能量及频率转换效率，因此必须对它进行高精度测量。KDP晶体光吸收系数的数量级一般在10-3/cm~10-5/cm，传统的光吸收系数检测方法已经无法满足该测量分辨率要求。文中针对KDP晶体的特点提出了一种基于光热位移原理的干涉测量方法来解决其吸收系数精密测量的问题。首先利用积分变换思想建立了KDP 晶体光吸收系数干涉测量数学模型，然后基于该模型对测量系统的结构参数进行了仿真优化，得到了系统的设计参数。
- KDP晶体 /
- 光吸收系数 /
- 光热位移 /
- 干涉测量
Abstract: The optical absorption coefficient of KDP crystal is an important parameter to evaluate its quality. Especially, in the Inertial Confinement Fusion (ICF) facility, the amount of the optical absorption coefficient determines the energy and frequency conversion efficiency of output pulses directly. So it is need to measure it with extreme precision. Since the magnitude of optical absorption coefficient of the KDP crystal is generally 10-3/cm~10-5/cm, traditional detection methods cannot meet the measurement resolution requirement. In this paper, an interferometry method based on the photothermal displacement principle was proposed to solve the problem of measuring the optical absorption coefficient with extreme precision in connection with the characteristics of KDP crystal. The mathematical model within interferometry method of KDP crystal optical absorption coefficient was established by the integral transfer method firstly, then the structure parameters of the measuring system was simulated and optimized based on the above model, and the design parameters of the system were obtained.
- KDP crystal /
- optical absorption coefficient /
- photothermal displacement /
- interferometry

[1]	Hordvik. Measurement techniques for small absorption coefficients: recent advances[J]. Appl Opt, 1977, 16(11): 2827-2833.
[2]
[3]
[4]	Zhang Qifeng, Hou Shimin, Zhang Gengmin, et al. Optical absorption of Ag-BaO thin film in the visible and near-infrared region with applied electric field[J]. Acta Physica Sinica, 2001, 50(3): 561-565. (in Chinese) 张琦锋, 侯士敏, 张耿民, 等. Ag-BaO薄膜在电场作用下的可见近红外波段光学吸收特性[J]. 物理学报, 2001, 50(3): 561-565.
[5]
[6]	Welsch E, Ristau D. Photothermal measurement on optical thin films[J]. Applied Optics, 1995, 31(4): 7239-7253.
[7]	Yin Qingrui, Wang Tong, Qian Menglu. Photo_Acoustical Thermal Technologies and AppIications[M]. Beijing: Sciences Press, 1991. (in Chinese) 殷庆瑞, 王通, 钱梦禄. 光声光热技术及其应用[M]. 北京: 科学出版社, 199l.
[8]
[9]
[10]	Welsch E, Walther H G, Friedrich K, et al. Separation of optical thin-film and substrate absorption by means of photothermal surface deformation technique[J]. Appl Phys,1990, 67: 6575-6578.
[11]	Commandre M, Roche P, Albrand G, et al. Photothermal deflection spectroscopy for the study of thin films and optical coatings: Measurement of absorption losses and detection of photo-induced changes[C]//Herrmann R. Optical Thin Films and Applications, Proc Soc Photo Opt Instrum Eng, 1990, 1270: 82-93.
[12]
[13]	Hu Hanping. Heat Conduction Theory[M]. Hefei: University of Science and Technology of China Press, 2010. (in Chinese) 胡汉平. 热传导理论[M]. 合肥: 中国科学技术大学出版社,2010.
[14]
[15]	Zhang Zhenjie. Sensitive photothermal displacement spectroscopy for GaTe properties measuring[J]. Acta Photonica Sinica, 1997, 26(1): 52-55. (in Chinese) 张振杰. 光热位移光谱技术在GaTe特征参量测量中的应用[J]. 光子学报, 1997, 26(1): 52-55.
[16]
[17]	Yan Changchun, Xue Guogang, Liu Cheng, et al. Study on the three-dimensional theory of super thin multi-layered films irradiated by the continuously modulated laser[J]. Acta Phys Sin, 2005, 54(7): 3058-3062. (in Chinese) 闫长春, 薛国刚, 刘诚, 等. 多层超薄薄膜介质光热辐射的三维理论研究[J]. 物理学报, 2005, 54(7): 3058-3062.

[1]	张誉馨, 黎发志, 闫力松, 严冬, 王超凡, 张宇鹤, 张斌智, 张鑫, 蔡铭宣, 何俊超, 王孝坤. 结合CGH与辅助透镜的长焦距非球面反射镜检测（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20220384-1-20220384-6. doi: 10.3788/IRLA20220384
[2]	马致遥, 陈磊, 郑东晖, 马海颖, 李若琨, 黄晨, 胡晨辉. 液体基准平面的Φ300 mm立式斐索干涉仪系统误差标定 . 红外与激光工程, 2022, 51(2): 20210880-1-20210880-10. doi: 10.3788/IRLA20210880
[3]	闫力松, 张斌智, 王孝坤, 黎发志. 平面镜子孔径加权拼接检测算法(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210520-1-20210520-6. doi: 10.3788/IRLA20210520
[4]	平少栋, 傅云霞, 张丰, 任瑜, 孔明. 镜面反射式激光跟踪干涉测长的测量方法研究 . 红外与激光工程, 2021, 50(12): 20210624-1-20210624-7. doi: 10.3788/IRLA20210624
[5]	赵冬娥, 王思育, 马亚云, 张斌, 李诺伦, 李沅, 褚文博. 基于涡旋光与球面波干涉的微位移测量研究 . 红外与激光工程, 2020, 49(4): 0413005-0413005-6. doi: 10.3788/IRLA202049.0413005
[6]	阴刚华, 栗孟娟, 李凌, 金忠瑞, 王兆明, 王向东. 低温真空环境光学系统波像差测试方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 717004-0717004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0717004
[7]	丁煜, 陈磊, 王志华, 朱文华, 刘致远. 电调谐波长移相干涉术 . 红外与激光工程, 2018, 47(5): 506003-0506003(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0506003
[8]	王凤蕊, 李青芝, 郭德成, 黄进, 耿锋. KDP晶体激光预处理参数的优化 . 红外与激光工程, 2017, 46(3): 321005-0321005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0321005
[9]	李树旺, 邵士勇, 梅海平, 饶瑞中. 大气吸收性成分的光热干涉法测量 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 163-168. doi: 10.3788/IRLA201645.S111002
[10]	卢丙辉, 陈凤东, 刘炳国, 刘国栋, 戚子文. 基于映射图像匹配的子孔径拼接技术 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 824005-0824005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0824005
[11]	闫公敬, 张宪忠. 子孔径拼接检测凸球面技术研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 517002-0517002(4). doi: 10.3788/IRLA201645.0517002
[12]	王宇飞, 达争尚. 径向剪切干涉波面重构的数值模拟分析 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 317001-0317001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0317001
[13]	时光, 王文. 高精度双干涉光路调频连续波激光绝对测距系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(8): 806001-0806001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0806001
[14]	郑权, 韩志刚, 陈磊. 近红外谱域显微干涉仪的位移传感特性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1017002-1017002(7). doi: 10.3788/IRLA201645.1017002
[15]	刘强, 王贵师, 刘锟, 陈卫东, 朱文越, 黄印博, 高晓明. 基于光声光谱技术的大气气溶胶吸收系数测量 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 3010-3014.
[16]	闫公敬, 张宪忠, 李柱. 子孔径拼接检测光学平面反射镜技术 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2180-2184.
[17]	冯晓宇, 宗肖颖. 一种去除拼接干涉图中累积误差的简单方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 997-1001.
[18]	王广宇, 洪延姬, 潘虎, 宋俊玲. 可调谐半导体激光吸收传感器的温度测量验证 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2358-2363.
[19]	郝宏刚, 周翱, 饶敏, 阮巍. 采用光热失调技术的光学薄膜吸收均匀性测量系统 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2842-2845.
[20]	闫力松, 王孝坤, 罗霄, 郑立功, 张学军. 采用三角剖分算法的子孔径拼接检测技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1793-1797.

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基于光热位移原理的KDP晶体光吸收系数干涉测量方法的数学模型及结构参数优化

1. 南京理工大学电光学院,江苏南京 210094

作者简介:
沈华（1981-），男，讲师，主要从事精密光学测试方面的研究。Email：Edward_bayun@163.com；朱日宏（1964-），男，教授，主要从事精密光学仪器方面的研究。Email：zhurihong@njust.edu.cn

沈华（1981-），男，讲师，主要从事精密光学测试方面的研究。Email：Edward_bayun@163.com；朱日宏（1964-），男，教授，主要从事精密光学仪器方面的研究。Email：zhurihong@njust.edu.cn

收稿日期: 2013-03-10
修回日期: 2013-04-15
刊出日期: 2013-12-25

基金项目:

江苏省自然科学基金（BK2012802）

中图分类号: O436.2

关键词:

摘要: KDP晶体的光吸收系数是评价其光学质量的重要参数。尤其在惯性约束核聚变装置（ICF）中，其大小直接决定出射脉冲的能量及频率转换效率，因此必须对它进行高精度测量。KDP晶体光吸收系数的数量级一般在10-3/cm~10-5/cm，传统的光吸收系数检测方法已经无法满足该测量分辨率要求。文中针对KDP晶体的特点提出了一种基于光热位移原理的干涉测量方法来解决其吸收系数精密测量的问题。首先利用积分变换思想建立了KDP 晶体光吸收系数干涉测量数学模型，然后基于该模型对测量系统的结构参数进行了仿真优化，得到了系统的设计参数。