[发明专利]激光损伤阈值自动测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光光路中所使用的镜片(含镀膜层)的激光损伤阈值的测试技术，特别是涉及一种激光损伤阈值自动测试装置及测试方法。

背景技术

在大功率高能量激光系统中，存在大量的薄膜元件，这些元件的抗激光损伤能力与系统能否正常有效运行密切相关。已有研究表明，薄膜元件在强激光下的破坏完全由元件表面的抗激光能力所决定。因此，随着高功率激光器应用范围的不断扩大，薄膜抗激光损伤性能的重要性日益突出，以致激光损伤阀值成为光学薄膜元件不可缺少的一项性能指标。薄膜必须具有高的激光损伤阀值已经成为光学元件抗激光性能的瓶颈，解决这一问题的关键在于准确测出薄膜的激光损伤阀值，因而对光学薄膜激光阀值的测试成为急需解决的技术问题。

在国际标准ISO11254中，光学薄膜激光阀值的测试方法是归纳在光学表面激光损伤阀值的测试方法中，而光学表面又可分为镀膜面和未镀膜面(裸表面)两种情况。针对激光束与光学薄膜辐照次数的不同，国际标准分成两个部分：ISO 11254-1和ISO 11254-2。前者称为“1对1”测试，也叫“单次辐照测试”，主要用于单次激光器；后者称为“S对1测试”，也叫“多次辐照测试”，是为重复频率激光器考虑的。我国的光学薄膜激光损伤阀值的测试方法大致分为3种类型：(1)各单位自定的“企标”；(2)国军标；(3)国家标准。

然而，由于激光的波长、能量、脉宽等具有多样性，因此，到目前为止市场上还没有多用途通用型商用激光阀值的测试装置。大家都是结合自己企业或实验室的实际需求，临时搭建测试平台，参照已有的标准测试进行测试，致使测试的指标参差不齐，测试时调试复杂，最终得到的测试数据不确定性大。

鉴于以上弊端，实有必要提供一种激光损伤阈值自动测试装置及测试方法。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有的缺陷和不足，为社会提供一种将激光器与后续测试系统模块化的激光损伤阈值自动测试装置及测试方法，其不仅可满足不同类型的损伤阈值的测试，并且其测试效率高、测试结果可靠。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种激光损伤阈值自动测试装置，其包括：依光路方向依序设置的分光衰减系统、聚焦系统、能量采集系统及光束采集系统，所述分光衰减系统及所述能量采集系统位于外部激光器发出激光束的第一主光轴上，所述聚焦系统、所述光束采集系统位于与第一主光轴垂直的第二主光轴上，其中，所述分光衰减系统包括高反射镜、高透射镜及联动机构，所述高反射镜、高透射镜在所述联动机构的作用下互换位置。

所述激光损伤阈值自动测试装置还包括用于将外部激光器发出的激光束导入分光衰减系统中的光束导入系统，所述光束导入系统包括两个相对且互相平行设置的反射镜及旋转机构，所述旋转机构用于调整两个反射镜的安装高度。

所述高反射镜与第一主光轴倾斜设置，所述高透射镜与所述高反射镜设置在同一平面上。

所述的分光衰减系统还包括八字补偿高透射镜，所述八字补偿高透射镜与所述的高反射镜或者高透射镜设置成八字状。

所述光束导入系统中的两个反射镜都与水平面成45°角设置。

所述聚焦系统包括至少一个聚焦透镜及用于调节聚焦透镜在垂直方向高度的第一运动机构。

所述光束采集系统包括第一图像采集单元、第二图像采集单元、第二运动机构和用于夹持外部待测片的夹持工装，所述第一图像采集单元用于采集由所述分光衰减系统射来的初始光束，所述第二图像采集单元用于观测外部待测片上的激光光斑。

所述夹持工装设置外部待侧片与第一主光轴所在平面成5度角倾斜。

所述第一图像采集单元和所述第二图像采集单元都为CCD。

所述第二图像采集单元的放大倍率大于或者等于50倍。

所述激光损伤阈值自动测试装置还包括一个用于控制所述联动机构的处理系统。

本发明还提供一种利用上述装置的测试方法，其包括以下步骤：

a)测量外部激光器输出的激光束单位面积上的损伤能量；

b)将待测片通过一个夹持工装及第二运动机构移入光路中，并利用所述激光光束在待测片上打击多个测试点，并用光束采集系统观察待测片表面的损伤情况；

c)调整外部激光器输出的激光束的能量，并重复前述步骤a至步骤b，直至测得损伤阈值为止。

所述步骤a包括：

a1)将分光衰减系统的高透射镜植入光路中；

a2)启动外部激光器输出激光束，在激光束的传播方向上安装光束导入系统，通过光束导入系统将其导入至分光衰减系统中；