[發(fā)明專利]一種高反射樣品激光損傷閾值測(cè)試裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010724982.4
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112033644B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白芳;麻云鳳;樊仲維;程旺;宮學(xué)程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院
• 主分類號(hào): G01M11/02
• 分類號(hào): G01M11/02
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 李微微

本發(fā)明公開(kāi)了一種高反射樣品激光損傷閾值測(cè)試裝置，通過(guò)采用光楔補(bǔ)償光程，使得作用在樣品表面的光斑大小始終一致，保證閾值測(cè)試的精度；計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)采集激光器輸出能量、輻照在樣品表面激光能量和光斑大小等數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算獲得激光作用能量密度或功率密度。此外，用CCD拍攝記錄激光在樣品上作用點(diǎn)的圖像，記錄有損傷的圖樣數(shù)，計(jì)算不同能量密度條件下激光損傷概率，畫(huà)出損傷概率圖，得出光學(xué)元器件激光損傷閾值。本發(fā)明裝置實(shí)現(xiàn)了測(cè)試系統(tǒng)的集成化、自動(dòng)化，能夠在線實(shí)時(shí)快速準(zhǔn)確判別光學(xué)元器件膜層損傷，并且自動(dòng)給出損傷概率圖，出具檢測(cè)報(bào)告；對(duì)于樣品的放置角度較大時(shí)，本發(fā)明可通過(guò)對(duì)向移動(dòng)雙光楔，實(shí)現(xiàn)作用在樣品表面的光斑大小始終一致。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高反射樣品激光損傷閾值測(cè)試裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，高功率、高能量激光器在激光加工、激光測(cè)距、軍事國(guó)防等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。激光器中光學(xué)元件的抗激光損傷能力是目前制約高功率/高能量激光器發(fā)展的主要因素。在激光器系統(tǒng)中大能量激光器諧振腔鏡、窗口鏡和全反鏡等元器件，是高功率/大能量激光器系統(tǒng)中最容易損傷的元器件，尤其是長(zhǎng)期晝夜不間斷運(yùn)行的工業(yè)激光系統(tǒng)，元器件的抗激光損傷能力直接影響激光器運(yùn)行的穩(wěn)定性。光學(xué)元件的抗激光損傷能力由其自身基片材料特性和膜層性質(zhì)決定，而激光損傷閾值是衡量光學(xué)元件抗激光損傷能力的重要技術(shù)指標(biāo)。目前依據(jù)GB/T16601，常采用的損傷閾值探測(cè)方法有散射探測(cè)、等離子體和熱輻射探測(cè)、在線顯微鏡法等。常規(guī)損傷閾值檢測(cè)裝置中，待測(cè)樣品放置在二維電動(dòng)平移臺(tái)(上下、左右移動(dòng))上，對(duì)于反射元器件的損傷閾值檢測(cè)存在一定的缺陷。

激光損傷閾值測(cè)試過(guò)程中，激光能量值和作用在樣品表面的光束直徑是損傷閾值判定的關(guān)鍵參數(shù)。為了避免測(cè)試系統(tǒng)的反射光返回激光器中而損壞激光器，尤其是反射元器件的損傷閾值測(cè)試，常需要將樣品與光束傳輸方向成一定夾角放置，在測(cè)試時(shí)樣品的移動(dòng)導(dǎo)致作用在樣品表面的光斑大小不一致。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種高反射樣品激光損傷閾值測(cè)試裝置，可以保證損傷閾值測(cè)試的精度。

一種高反射樣品激光損傷閾值測(cè)試裝置，包括激光器、能量調(diào)節(jié)單元、第一分束器、第二分束器、光楔、功率計(jì)、光譜分析儀、單色信號(hào)光源、準(zhǔn)直系統(tǒng)、樣品、聚焦系統(tǒng)、CCD以及數(shù)據(jù)處理單元；

所述激光器用于產(chǎn)生激光脈沖光束；所述能量調(diào)節(jié)單元用于根據(jù)需求調(diào)節(jié)激光光束的能量；所述第一分束器將經(jīng)過(guò)能量調(diào)節(jié)的激光分成兩束，一束送給第二分束器，另一束送入功率計(jì)；所述功率計(jì)用于測(cè)量激光光束的功率；第二分束對(duì)于接收的激光光束分成兩束，一束送入光楔，另一束送入光束分析儀；所述光束分析儀用于測(cè)量光束的光斑大小；

光束透過(guò)光楔最終作用在樣品上；所述樣品可在位移臺(tái)的帶動(dòng)下在同一水平面內(nèi)進(jìn)行位移，即同一能量激光光束每次在樣品位移時(shí)在其表面形成一個(gè)作用點(diǎn)；

所述光楔可在位移臺(tái)的帶動(dòng)下在同一水平面內(nèi)進(jìn)行位移，用于改變最終射向樣品的激光光束的光程，其位移方式滿足：使得同一能量激光光束到達(dá)樣品表面的光程均相等；

所述單色信號(hào)光源產(chǎn)生的單色光經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)準(zhǔn)直后照射到樣品表面；CCD通過(guò)聚焦系統(tǒng)對(duì)樣品表面成像；

所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)激光光束的功率和光斑大小計(jì)算激光的能量密度；并根據(jù)不同能量的激光光束作用后樣品表面成像，判斷表面損傷情況，最終確定樣品的損傷閾值。

進(jìn)一步的，當(dāng)樣品與垂面所成角度過(guò)大時(shí)，采用兩個(gè)所述光楔進(jìn)行光程補(bǔ)償；其中，垂面為與激光光軸垂直的平面；兩個(gè)所述光楔垂直面相依，垂直面與垂面平行，兩個(gè)光楔的楔角方向相反。

較佳的，所述能量調(diào)節(jié)單元采用λ/2波片和偏振片組合實(shí)現(xiàn)。

進(jìn)一步的，還包括指示激光器和全反鏡；指示激光器產(chǎn)生的激光由全反鏡依次經(jīng)第一分束器、第二分束器及光楔反射到樣品表面，且指示激光器的光束與激光器同光軸。