[发明专利]检测激光损伤的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光损伤检测，尤其是一种检测激光损伤的装置和方法。

背景技术

激光损伤检测技术是激光损伤阈值测试系统的核心和关键。显微镜是激光损伤检测最直观、最灵敏的手段，同时也是ISO11254光学元件损伤检测标准所规定的标准手段。但显微镜自身系统构成复杂，一般难以做到在线检测损伤。若离线显微镜观察，不但易受人为主观影响，且耗费大量人力及时间。

鉴于离线观察的缺点，在线显微技术得以发展。利用光学系统将待辐照区域放大、成像，用CCD接收并实时显示即可实现实时在线判断。该法的优点是可以实时对比激光辐照前后辐照区域的变化，有效的提高了准确性。图像相减法是在线诊断系统实现自动判断普遍采用的方法之一。图像相减法通过CCD对待测点激光辐照前后的状态分别进行拍照，并进行差分，当两幅图像出现差异时即认为产生损伤。图像相减法可使在线检测实现自动判断，而N个损伤检测区需要进行2N次拍照，导致整个测试系统效率不高，且差分的结果容易受硬件、实验环境及元件震动的影响。如果系统的工作环境不稳定，差分后的图像就会出现虚像，导致对检测区的误判。图像相减法效率低下及高稳定性要求的缺点一定程度上限制了其应用。随着激光损伤测试技术的发展，在激光损伤测试中，脉冲激光通常以固定的频率辐照匀速运动的光学元件，图像相减法对该类测试方法更显得束手无策了。

由此可见，如何快速、准确、自动地检测匀速运动光学元件表面的损伤已经成为一个迫切需要解决的问题。

发明内容

为了解决激光损伤检测中出现的上述问题，本发明提出了一种针对透明待测光学元件，如薄膜、熔石英、晶体等的检测激光损伤的装置和方法。该装置可对匀速运动光学元件的激光损伤进行检测，具有在线、直观、实时、高效、自动、可靠的特点。

本发明的技术解决方案如下：

一种检测激光损伤的装置，其特点在于包括白光光源、成像透镜、大面阵CCD、图像采集卡及计算机，上述元部件的位置关系如下：

待测光学元件置于匀速运动的工作台上，所述白光光源从待测光学元件后表面垂直照亮待测光学元件的激光测试区，脉冲激光在所述的待测光学元件前方辐照所述的待测光学元件的激光测试区，在所述的待测光学元件前方依次设置所述的成像透镜和大面阵CCD，所述的待测光学元件的激光测试区经所述的成像透镜成像在所述的大面阵CCD的探测面上，所述的大面阵CCD的输出端通过信号线经图像采集卡接所述的计算机的输入端。

所述的大面阵CCD是高速大面阵CCD，以同步接收待测光学元件（103）表面两个相邻的激光测试区的放大像。

利用上述的检测激光损伤的装置进行激光损伤检测方法，由于待测光学元件上的缺陷和激光损伤的散射光都比较强，二者在图像中都表现为白点，在本发明中二者统称为缺陷，其特点在于该方法包括下列步骤：

①所述的白光光源对所述的待测光学元件进行照明，所述的待测光学元件在工作台的带动下匀速运动，脉冲激光以一定的频率辐照待测光学元件表面，在每次脉冲激光辐照后，所述的大面阵CCD立刻拍摄一幅图像并输入所述的计算机存储；

②第N次激光辐照后，其中N为正整数1、2、3、4、…、N、N+1、…，所述的大面阵CCD拍摄的第N幅图像包含两个检测区，分别为第N个激光已辐照的第N检测区和第N+1个激光尚未辐照的第N+1检测区，所述的计算机实时地分别读取该两个检测区内缺陷的位置坐标及大小信息；

③第N+1次激光辐照后，所述的大面阵CCD拍摄的第N+1幅图像包含两个检测区，分别为第N+1个激光已辐照的第N+1个检测区和第N+2个激光尚未辐照的第N+2个检测区，所述的计算机实时地分别读取该两个检测区内缺陷的位置坐标及大小信息；

④计算机利用缺陷比较法进行激光损伤判断：将步骤②和步骤③中读取的第N+1个检测区内缺陷的位置及大小信息进行比较：

当缺陷的位置坐标及大小没有变化，则认为第N+1次激光辐照后没有出现损伤；

当步骤③中读取的第N+1个检测区内缺陷的信息与步骤②中读取的第N+1个检测区内缺陷的信息比较，出现了新的或大小变大的缺陷，则认为第N+1次激光辐照后出现了激光损伤，并将比较的结果存储在计算机内或在计算机的显示屏上显示；

⑤计算机重复步骤②、③、④，直到所述的待测光学元件的激光损伤检测完成。

所述的缺陷位置坐标及大小比较时，设有一定的容差以消除环境及系统晃动带来的误差。