[發明專利]一種光學薄膜損傷過程中表面溫度的實時測量裝置

有效

• 申請號: 201611221679.2
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106872068B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 凌秀蘭;顏兵;劉曉鳳;田二明;王高
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種光學薄膜損傷過程中表面溫度的實時測量裝置，測量裝置包含激光系統，一個位于由計算機控制的移動平臺上的待測樣品，CCD在線損傷判斷裝置以及測量熱反射信號的兩個Si雪崩光電二極管探測器和一個示波器；使用兩束不同激光，一束是納秒脈沖主激光，輻照光學薄膜誘導光學薄膜損傷，另一激光為探測激光，與主激光成一定角度射到樣品表面，通過實時檢測探測激光在光學薄膜表面的熱反射信號來測量光學薄膜在主激光誘導的損傷過程中溫度的實時變化。可以實時測量納秒脈沖激光誘導光學薄膜損傷過程中表面的溫度，為納秒脈沖激光誘導光學薄膜損傷機理的確定提供實驗依據。

技術領域

本發明涉及光學薄膜的激光損傷測量技術領域，具體涉及一種納秒脈沖激光誘導光學薄膜損傷過程中表面溫度的實時測量的裝置。

背景技術

光學薄膜的損傷多年來一直制約著高功率激光器的發展，研究薄膜損傷的檢測，給出一個好的測量方法是解決上述問題的關鍵所在。

光學薄膜激光損傷機理的研究是制備高質量光學薄膜的基礎，而只有深入了解光學薄膜損傷過程中其光、熱、力特性的變化才能深刻理解其激光誘導損傷機理。而熱損傷是納秒脈沖激光誘導光學薄膜的主要損傷過程，所以納秒脈沖激光誘導光學薄膜損傷過程中表面溫度的實時測量是非常必要的。

目前對激光誘導光學薄膜損傷過程中表面溫度的探測沒有直接的測量方法。大多數的測量都是一種間接測量，一般都是通過測量光學薄膜在激光輻照下的吸收大小，然后認為吸收的光能轉化為熱能再通過熱傳導理論來反解表面溫度相應的變化，而且這種吸收的測量一般是光學薄膜在激光誘導下沒有損傷，因為一旦光學薄膜發生損傷，其吸收會顯著增大可能要提高幾個量級，所以對這種測量方法提出了限制。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以實時測量納秒脈沖激光誘導光學薄膜損傷過程中表面的溫度，為納秒脈沖激光誘導光學薄膜損傷機理的確定提供實驗依據的激光誘導光學薄膜損傷過程中表面溫度的實時測量裝置。

為了解決背景技術所存在的問題，本發明是采用以下技術方案：一種光學薄膜損傷過程中表面溫度的實時測量裝置，它的測量裝置包含輸出波長為λ₁的第一激光器、用于準直光路協助監測損傷破壞的第二激光器以及用于探測光路的第三激光器的激光系統，一個位于由計算機控制的移動平臺上的待測樣品，用于判斷損傷的CCD在線損傷判斷裝置以及測量熱反射信號的兩個Si雪崩光電二極管探測器和一個示波器；

在所述的第一激光器輸出的光路上依次設置45度轉折鏡一、激光能量衰減器、45度轉折鏡二、分光鏡以及透鏡，波長為λ₁的第一激光輻照在處于移動平臺上的待測樣品，在所述的分光鏡的反射光路上設置能量計，用于測量波長為λ₁的第一激光器的能量；

在所述的第三激光器輸出光路上設置分束鏡，把探測光束分成兩束，一束設置45度轉折鏡三轉折光路，在分束鏡的反射光路上設置Si雪崩光電二極管探測器二測量反射的探測激光的能量以監控探測激光輸出激光的穩定性；另一束通過反射鏡反射在待測樣品上，待測樣品表面的瞬時熱反射信號被Si雪崩光電二極管探測器一測量，并被示波器記錄，示波器通過數據線與計算機串口相連。

作為本發明的進一步改進；所述的激光能量衰減器由可旋轉的半波片和一個偏振片組成，通過通信線與計算機相連。

本發明的原理如下：

在激光輻照過程中，薄膜表面的溫度將發生變化，而薄膜表面的反射率會隨著表面溫度的變化而變化，本發明通過測量薄膜表面反射率的相對變化ΔR來測量薄膜表面的溫度變化ΔT，即有：其中κ為薄膜的熱反射系數。

采用上述技術方案后，本發明具有以下有益效果：

采用該技術可以有效快速的測量納秒脈沖激光誘導光學薄膜損傷過程中表面溫度，為納秒脈沖激光誘導光學薄膜損傷機理的確定提供實驗依據。

附圖說明