[發明專利]一種高反射樣品激光損傷閾值測試裝置

有效

• 申請號: 202010724982.4
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN112033644B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 白芳;麻云鳳;樊仲維;程旺;宮學程
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 李微微

本發明公開了一種高反射樣品激光損傷閾值測試裝置，通過采用光楔補償光程，使得作用在樣品表面的光斑大小始終一致，保證閾值測試的精度；計算機實時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據，通過計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的圖像，記錄有損傷的圖樣數，計算不同能量密度條件下激光損傷概率，畫出損傷概率圖，得出光學元器件激光損傷閾值。本發明裝置實現了測試系統的集成化、自動化，能夠在線實時快速準確判別光學元器件膜層損傷，并且自動給出損傷概率圖，出具檢測報告；對于樣品的放置角度較大時，本發明可通過對向移動雙光楔，實現作用在樣品表面的光斑大小始終一致。

技術領域

本發明屬于光學技術領域，具體涉及一種高反射樣品激光損傷閾值測試裝置。

背景技術

近年來，高功率、高能量激光器在激光加工、激光測距、軍事國防等領域廣泛應用。激光器中光學元件的抗激光損傷能力是目前制約高功率/高能量激光器發展的主要因素。在激光器系統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/大能量激光器系統中最容易損傷的元器件，尤其是長期晝夜不間斷運行的工業激光系統，元器件的抗激光損傷能力直接影響激光器運行的穩定性。光學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決定，而激光損傷閾值是衡量光學元件抗激光損傷能力的重要技術指標。目前依據GB/T16601，常采用的損傷閾值探測方法有散射探測、等離子體和熱輻射探測、在線顯微鏡法等。常規損傷閾值檢測裝置中，待測樣品放置在二維電動平移臺(上下、左右移動)上，對于反射元器件的損傷閾值檢測存在一定的缺陷。

激光損傷閾值測試過程中，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鍵參數。為了避免測試系統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試，常需要將樣品與光束傳輸方向成一定夾角放置，在測試時樣品的移動導致作用在樣品表面的光斑大小不一致。

發明內容

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

一種高反射樣品激光損傷閾值測試裝置，包括激光器、能量調節單元、第一分束器、第二分束器、光楔、功率計、光譜分析儀、單色信號光源、準直系統、樣品、聚焦系統、CCD以及數據處理單元；

所述激光器用于產生激光脈沖光束；所述能量調節單元用于根據需求調節激光光束的能量；所述第一分束器將經過能量調節的激光分成兩束，一束送給第二分束器，另一束送入功率計；所述功率計用于測量激光光束的功率；第二分束對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量光束的光斑大?。?/p>

光束透過光楔最終作用在樣品上；所述樣品可在位移臺的帶動下在同一水平面內進行位移，即同一能量激光光束每次在樣品位移時在其表面形成一個作用點；

所述光楔可在位移臺的帶動下在同一水平面內進行位移，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樣品表面的光程均相等；

所述單色信號光源產生的單色光經準直系統準直后照射到樣品表面；CCD通過聚焦系統對樣品表面成像；

所述數據處理系統根據激光光束的功率和光斑大小計算激光的能量密度；并根據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。

進一步的，當樣品與垂面所成角度過大時，采用兩個所述光楔進行光程補償；其中，垂面為與激光光軸垂直的平面；兩個所述光楔垂直面相依，垂直面與垂面平行，兩個光楔的楔角方向相反。

較佳的，所述能量調節單元采用λ/2波片和偏振片組合實現。

進一步的，還包括指示激光器和全反鏡；指示激光器產生的激光由全反鏡依次經第一分束器、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。