[發(fā)明專利]一種在線監(jiān)測激光損傷時刻的測試裝置

在審

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• 申請日: 2019-05-05
• 公開（公告）號: CN110161041A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 李昌立;王耀德;劉倡;王頔;張巍;馬遙;苑博識;魏智;金光勇
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發(fā)明公開了一種在線監(jiān)測激光損傷時刻的測試裝置，主要包括：靶材固定系統(tǒng)、激光損傷時刻監(jiān)測系統(tǒng)和損傷用激光器系統(tǒng)。其中激光損傷時刻監(jiān)測系統(tǒng)包括聚焦透鏡一、聚焦透鏡二、激光擴束鏡、指示光激光器、雙色反射鏡、窄帶濾光片、聚焦透鏡三、光電探測器、前放及比較電路、計時計算機、顯示器和照明激光器。本發(fā)明公開的一種在線監(jiān)測激光損傷時刻的測試裝置，既適用于連續(xù)激光損傷時刻的判定，也適用于單脈沖激光1?on?1模式、高重頻激光、脈沖串激光S?on?1激光模式損傷時刻的判定，且該裝置可以實現皮秒級時間分辨的激光損傷時刻判定。

技術領域

本發(fā)明涉及光學技術領域，更具體的說是涉及一種激光損傷閾值測試過程中的非接觸在線測試系統(tǒng)。

背景技術

隨著激光技術的發(fā)展，大能量脈沖激光、高功率連續(xù)激光、高重頻準連續(xù)激光越來越成為加工行業(yè)的寵兒，其應用領域越來越寬。在激光領域，特別是高能激光領域，一個重要的因素是光學元件是否能夠承受強激光輻射；在激光加工領域，材料的激光損傷閾值決定了加工激光參數的選擇。因此，在激光應用中，如何在線、迅速、準確地判定脈沖激光的激光損傷閾值、連續(xù)激光和超連續(xù)激光的損傷時刻，一直是激光與物質相互作用領域的主要研究內容之一。

對于激光損傷的測試，國際上頒布了ISO-11254-1(激光和激光設備光學表面激光導致?lián)p傷閥值的測定第1部分：1-on-1試驗)和ISO 11254-2(測定的光學表面的激光誘導損傷閾值第2部分：S-ON-1試驗)，對激光損傷的判定進行了規(guī)范。標準中規(guī)定使用100-150倍的顯微鏡對激光輻照后的光學元件和光學薄膜進行觀察，以判斷是否發(fā)生損傷。1996年，我國行業(yè)研究者，綜合了上述兩個國際標準，頒布了國家標準GB/T16601-1996(光學表面激光損傷閾值測試方法第1部分：1對1測試)，該標準規(guī)定了對激光損傷的檢測，是在激光輻照前后，各測試點均應用微分相襯顯微鏡檢測其表面，其放大倍率不小于150倍。上述這些方法，存在很多弊端：

(1)只適合于小塊、薄樣品激光損傷的測試；

(2)屬于事后測試，激光輻照后，將樣品拿下來進行測試。同時需要對激光損傷區(qū)域進行事先標記；

(3)只適合于脈沖激光或者固定功率和輻照時間的連續(xù)激光和超連續(xù)激光，無法實現連續(xù)激光和超連續(xù)激光損傷時刻的判定；

(4)采用人工方式，會帶來很多不確定性因素。首先頻繁使樣品往來于損傷測試靶臺和顯微鏡載物臺，樣品表面會帶來劃傷，同時勞動強度大，浪費人力；其次，要在100-150倍的顯微鏡下觀察，區(qū)域小，事先標記和損傷點尋找、對準難度大；人工主觀評判激光損傷及其程度，主觀性強，因人而異。

因此，基于上述測試方法存在的問題，國內的許多研究者，根據各自的需求，發(fā)展了很多測試方法。1996年，中科院上海光機所報道了基于諾曼斯基偏光干涉儀和CCD相機的判斷光學材料破壞方法；1998年，又報道了基于He-Ne激光器、刀口儀、光電二極管和示波器的激光損傷判定方法。2004年，國防科技大學報道了基于高速PIN光電探測器和示波器，實時監(jiān)測透射光脈沖和經過延時的散射光脈沖，通過透射光脈沖的畸變，作為透明材料損傷判斷的依據。2010年，西北工業(yè)大學分析了影響前向散射法判斷光學薄膜損傷的因素。2014年，西北工業(yè)大學提出了聲學法判別薄膜損傷的研究方法。2016年，南京理工大學提出了基于光纖光譜儀探測激光誘導等離子體來判別脈沖激光對目標的損傷。2018年，長春理工大學報道了基于CCD成像的薄膜損傷判別方法。

上述這些方法，對于脈沖激光損傷、固定功率和時間條件下的連續(xù)和超連續(xù)激光的損傷，完全適合，但是無法適用于長脈沖激光、連續(xù)激光和超連續(xù)激光損傷時刻的判據。

因此，如何提供一種在線監(jiān)測激光損傷時刻的測試裝置是本領域技術人員亟需解決的問題。

發(fā)明內容