[發明專利]一種用于光學元件的瞬態吸收測試系統及方法

有效

• 申請號: 202110872099.4
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113670581B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 張振;肖惠云;馬勇;潘武;劉藝;冉佳;黃文;郝宏剛;李國軍
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G01M11/02
• 分類號: G01M11/02;G01N21/31
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 胡曉麗

本發明公開了一種用于光學元件的瞬態吸收測試系統及方法，分光鏡用于將激光器發射的激光分為兩束激光；其中一束激光用于作為泵浦光照射到樣品表面誘導損傷；另一束激光經透鏡匯聚激發電離空氣，產生兩束具有相同脈寬和光譜范圍的瞬態白光；設置兩個透鏡組用于收集瞬態白光，經透鏡組處理的其中一束瞬態白光作為參考光，經光纖I收集于光譜儀；另一束瞬態白光作為探針光，經光纖II傳遞至樣品處，與泵浦光一通聚集于樣品上的相同位置。本發獲得兩束光譜成分和強度基本一致的兩束寬光譜瞬態白光，驗證了雙光速瞬態吸收裝置的可行性，提出雙光束瞬態測試方法，研究光學元件在紫外激光輻照下瞬態吸收特性。

技術領域

本發明涉及光學元件損傷探測技術領域，具體涉及一種用于光學元件的瞬態吸收測試系統及方法。

背景技術

目前，在慣性約束聚變裝置中80％的光學元件是由熔石英構成。熔石英元件在紫外區域(355nm)損傷最為嚴重，而熔石英元件紫外波段損傷問題，是制約高功率激光系統發展的技術瓶頸。國內外對于損傷問題的研究主要集中在熔石英元件的表面，主要是因為拋光會引入大量的表面缺陷和劃痕。缺陷和劃痕對光場的調制作用，會導致元件局部光場增強，進而降低元件的損傷閾值。對于熔石英元件損傷動力學的研究較少，探測光一般為基頻(1064nm)和三倍頻(355nm)的納秒激光。

發明內容

基于上述背景技術，本發明提供了一種用于光學元件的瞬態吸收測試系統及方法，利用納秒激光離化空氣產生瞬態白光光譜的方法，獲得兩束光譜成分和強度基本一致的兩束寬光譜瞬態白光，驗證了雙光速瞬態吸收裝置的可行性，提出雙光束瞬態測試方法，研究光學元件在紫外激光輻照下瞬態吸收特性。

本發明通過下述技術方案實現：

一種用于光學元件的瞬態吸收測試系統，包括激光器、分光鏡、透鏡、透鏡組和光譜儀；所述激光器用于發射激光；所述分光鏡用于將激光器發射的激光分為兩束激光；其中一束激光用于作為泵浦光照射到樣品表面誘導損傷；另一束激光經透鏡匯聚激發電離空氣，產生兩束具有相同脈寬和光譜范圍的瞬態白光；設置兩個透鏡組用于收集瞬態白光，經透鏡組處理的其中一束瞬態白光作為參考光，經光纖I收集于光譜儀；另一束瞬態白光作為探針光，經光纖II傳遞至樣品處，與泵浦光一同聚集于樣品上的相同位置；所述光譜儀還用于通過光纖III收集探針光。

進一步優選，還包括劈板和能量卡計，所述劈板用于將泵浦光分為兩束，一束用于能量卡計實時監測激光器輸出的能量，另一束用于誘導樣品產生損傷。

進一步優選，還包括透鏡I，所述透鏡I用于將泵浦光聚焦在樣品上。

進一步優選，在沿泵浦光的傳輸路線上還設有若干反光鏡，若干反光鏡依次布置作為泵浦光延時路線。

進一步優選，所述透鏡組由兩個焦距相同的透鏡構成；優選所述透鏡組由兩個焦距為5cm的透鏡構成，兩個透鏡中心之間的距離大致為5cm左右。

一種用于光學元件的瞬態吸收測試方法，包括以下步驟：

啟動激光器，由激光器發出的激光經分光鏡分為兩束激光；其中一束激光作為泵浦光照射到樣品表面誘導損傷；另一束激光經透鏡匯聚激發電離空氣，產生兩束具有相同脈寬和光譜范圍的瞬態白光；設置兩個透鏡組收集瞬態白光，經透鏡組處理的其中一束瞬態白光作為參考光，經光纖I收集于光譜儀；另一束瞬態白光作為探針光，經光纖II傳遞至樣品處，與泵浦光一同聚集于樣品上的相同位置；光譜儀通過光纖III收集探針光，獲取樣品的吸收率。

進一步優選，樣品的吸收率的絕對值通過如下公式進行計算：

其中，ref_n是泵浦光沒有作用時瞬態白光通過樣品的光譜，sample_n指代主激光作用瞬間通過樣品的探針光的光譜，dark_n指代泵浦光和探針光均未經過樣品時暗室的背景光，sca_n指代主激光作用瞬間樣品對主激光的散射光。