一种用于检测石英玻璃中羟基含量的光学组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种用于检测石英玻璃中羟基含量的光学组件。所述光学组件包括一个依次排列的光耦合透镜组、一个由一对球面宽带反射镜组成的高Q值光学腔和一个聚光透镜，所述球面宽带反射镜平行不共轴设置，待检测的石英玻璃片设置在该对球面宽带反射镜的中间。本实用新型根据实际需求，提出了一种用于检测石英玻璃中羟基含量的光学组件。经检索，目前还未见采用线偏振近红外激光结合特殊设计的高Q值腔内吸收光谱对石英玻璃中羟基进行定量检测的研究报道，也未发现与我们类似的高Q值腔内吸收光谱的光路设计。并与通常的CRDS光谱技术在腔的结构设计、光学设计、探测光源，以及应用对象等方面都明显不同。
【专利说明】一种用于检测石英玻璃中羟基含量的光学组件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于检测石英玻璃中羟基含量的光学组件。
【背景技术】
[0002]石英玻璃因其高纯、高透过率、热稳定性好等一系列优良的物理和化学性质，广泛地应用在新型电光源行业，比如卤钨灯、汞灯、汽车灯等等照明灯源的灯管。羟基是石英玻璃中的主要杂质，随着石英玻璃中羟基含量的变化，石英玻璃的性能也发生变化，石英玻璃中的羟基，会影响灯的质量和使用寿命，羟基含量的多少是人们对光源用石英玻璃管特别关注的技术指标，如何准确地检测石英玻璃中的羟基含量对于提高石英玻璃产品质量有着重要意义。
[0003]随着羟基含量增加，石英玻璃的粘度、密度、折射率减小，红外吸收、膨胀系数增力口。石英玻璃也是通讯用光纤主要成分，由于玻璃中羟基的存在，它将对某些波长的红外光波形成强烈的吸收，这对于光纤通讯中光学材料的选择是非常重要的，光纤通讯产业中更需要严格控制纤芯中羟基的含量。
[0004]由于石英玻璃中的羟基在2.73 μ m处有吸收峰，当羟基含量越大，此处吸收值越大，峰型越典型。国家标准局《石英玻璃中羟基含量检验方法》的国家标准GB/T12442-90和美国通用电气公司(GE公司)检测方法，都采用红外光谱法测量石英玻璃羟基的含量，目前这两种检测方法得到普遍认可，它们的理论基础都是Beer-Lambert定律，技术上也类同，即通过测量石英玻璃中的羟基对波长为2.73 μ m光的吸收效应，根据石英玻璃中羟基含量与波长2.73 μ m处光吸收的线性关系进行定量检测。这两种方法通常能很好地检测到石英玻璃中PPm量级的羟基含量，但无法实现更低浓度的石英玻璃中的羟基检测，因此需要有灵敏度要高的羟基检测技术。
[0005]另一方面,腔衰荡(Cavity Ringdown Spectroscopy)光谱是一种近20年来快速发展的高灵敏微量气体检测技术。CRDS系统的核心是一个由一对同轴放置的具有高反射率镜片组成的高Q值光学腔体，入射到腔体中的光被限制在腔体内来回反射，每次反射后光因被吸收和从反射镜部分透过而减弱。在弱吸收时，由于反射率极高，光在腔体中的反射次数可达数千次，等效吸收光程增加几千倍。腔体中光强度的衰减为单指数衰减，衰减速率通过对腔内光强度指数衰减曲线作非线性拟合而得到。根据光在腔中吸收介质存在(l/τ)和不存在吸收介质(I/Ttl)时的衰减速率差值正比于吸收介质的浓度，选择适当吸收光波波长，在被测分子的光谱吸收截面σ也已被精确测定的条件下，则可以定量检测出气体样品中微量分子的浓度或数密度，目前CRDS光谱技术通常用于气体中微量成分的检测。
【发明内容】
[0006]本实用新型根据实际需求，提出了一种用于检测石英玻璃中羟基含量的光学组件。经检索，目前还未见采用线偏振近红外激光结合特殊设计的高Q值腔内吸收光谱对石英玻璃中羟基进行定量检测的研究报道，也未发现与我们类似的高Q值腔内吸收光谱的光路设计。并与通常的CRDS光谱技术在腔的结构设计、光学设计、探测光源，以及应用对象等方面都明显不同。
[0007]本实用新型的技术方案是:
[0008]一种用于检测石英玻璃中羟基含量的光学组件，其特征在于所述光学组件包括一个依次排列的光耦合透镜组、一个由一对球面宽带反射镜组成的高Q值光学腔和一个聚光透镜，所述球面宽带反射镜平行不共轴设置，待检测的石英玻璃片设置在该对球面宽带反射镜的中间。
[0009]所述光学组件包括一个脉冲激光发射器和一个设置在光耦合透镜之前的光隔离器。
[0010]所述高Q值光学腔中的球面宽带反射镜对波长1.38 μ m和1.55 μ m的光反射率相同，且大于99.9%,两个球面宽带反射镜镀膜面球面曲率半径R相等，且与腔光学长度L之
间满足关系式
【权利要求】
1.一种用于检测石英玻璃中羟基含量的光学组件，其特征在于所述光学组件包括一个依次排列的光耦合透镜组、一个由一对球面宽带反射镜组成的高Q值光学腔和一个聚光透镜，所述球面宽带反射镜平行不共轴设置，待检测的石英玻璃片设置在该对球面宽带反射镜的中间。
2.根据权利要求1所述的用于检测石英玻璃中羟基含量的光学组件，其特征在于所述光学组件包括一个脉冲激光发射器和一个设置在光耦合透镜之前的光隔离器。
3.根据权利要求1所述的用于检测石英玻璃中羟基含量的光学组件，其特征在于所述高Q值光学腔中的球面宽带反射镜对波长1.38 μ m和1.55 μ m的光反射率相同，且大于99.9%,两个球面宽带反射镜镀膜面球面曲率半径R相等，且与腔光学长度L之间满足关系式:
4.根据权利要求1所述的用于检测石英玻璃中羟基含量的光学组件，其特征在于所述待测的石英玻璃片置于高Q值光学腔的中央，石英玻璃片两个表面的法线与反射镜的轴线成布儒斯特角，两个球面宽带反射镜轴线之间的距离s与待测的石英玻璃片的厚度d以及布儒斯特角α之间满足关系式
【文档编号】G01N21/39GK203824905SQ201420122004
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】周卫东, 吴志伟 申请人:浙江师范大学