[实用新型]一种薄膜抗激光损伤能力测量与评价装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种薄膜抗激光损伤能力测量与评价装置，属于激光测试、薄膜测试技术领域。

背景技术

在世界上第一台激光器诞生之后不久，光学元件薄膜损伤时常出现，引起了研究人员的注意。九十年代形成了ISO11254光学薄膜激光损伤阈值定量测试标准，我国国家技术监督局据此颁布了GB/T16601-1996光学表面激光损伤阈值测试方法，并推广实施1-on-1测试标准。

准确判断薄膜损伤是损伤阈值精确测量的前提条件。目前，对光学薄膜激光损伤阈值测量技术方面，国外的技术相对成熟，但大多数都还是在实验室条件下进行的测量。常用的损伤判别方法有光斑形变法、相衬显微法、等离子体闪光法、He-Ne散射法、透射反射扫描法、光热偏转法、光声测量法及雾气法等，不同的测试和判断方法所获得的测试结果差异较大。

近年来，国内长春理工大学、上海光机所、同济大学、长春光机所、成都精密光学工程研究中心、四川大学、西安工业大学及北京国科世纪激光技术有限公司等十多家单位积极探索光学薄膜损伤阈值测试方法，但不再局限于实验上的手动测试，掀起了研究的热潮。

关于薄膜损伤阈值测试系统的报道均是基于高斯分布光束对光学薄膜的损伤，激光光斑的中心强度高，边缘弱，光斑中心位置易于导致薄膜的损伤，测量偏差较大。2011年长春光机所报道了辐照密度高均匀性的ArF激光薄膜元件损伤测试装置，但这仅局限于紫外波段准分子激光器能直接辐射均匀光束，不具有一般性，而且系统成本昂贵，工作气体有毒，可推广性差。

发明内容

为客观准确测量薄膜抗激光损伤能力，本实用新型提供了一种薄膜抗激光损伤能力测量与评价装置。该装置基于空间能量均匀分布的光束诱导薄膜表面损伤，在辐照激光脉冲能量不变的情况下，采用改变聚焦透镜与被测样品间相对距离来调节辐照在被测样品上的光斑面积，从而实现辐照光能量密度的调节，该装置自动化程度高，使用快捷方便。

如附图1所示，本实用新型提供的一种薄膜抗激光损伤能力测量与评价装置包括上位机1、脉宽监测单元2、脉冲激光器3、光束整形单元4、聚焦单元5、分光镜6、能量标定单元7、图像采集单元8和电控样品台9；其中上位机1分别与脉宽监测单元2、脉冲激光器3、聚焦单元5、能量标定单元7、图像采集单元8和电控样品台9相连接，在上位机1的控制下，脉宽监测单元2监测脉冲激光器3发出激光脉冲宽度，该激光脉冲依次经过光束整形单元4和聚焦单元5后入射到分光镜6上，部分激光束被分光镜6反射后辐照到被测样品表面，另一部分激光束透过分光镜6被能量标定单元7接收，被测样品被安装在电控样品台9上，被测样品表面经过分光镜6后成像在图像采集单元8的探测面；

所述的上位机1为工控计算机，其向脉冲激光器3发送开关指令，同时触发脉宽监测单

元2、图像采集单元7和能量标定单元8进行数据采集，对采集的数据进行分析处理，数字输出激光脉冲宽度、激光脉冲能量、样品表面损伤面积、辐照能量密度和样品表面激光损伤阈值，通过控制聚焦单元5沿光轴方向做直线运动来改变辐照在被测样品表面的能量密度，通过控制电控样品台9在垂直于光束的截面内做二维运动来满足不同脉冲能量辐照被测样品不同位置的记录要求；

所述的脉宽监测单元2由光电探测器和处理电路组成，置于脉冲激光器3高反射镜外侧并与激光束同光路，用于监测激光发射脉冲的宽度，并将此脉冲宽度数据传送给上位机1；

所述的脉冲激光器3为电光调Q脉冲激光器，发射波长优选1064nm、532nm或355nm，最大重复频率为10Hz，脉冲宽度为10ns，其发射的激光脉冲用于辐照被测样品；

所述的光束整形单元4为微透镜阵列匀束器，其中的光学元件表面镀制对脉冲激光器3发射激光波长的增透膜，位于脉冲激光器3输出激光束的光路中，并与激光束同光轴，用于将脉冲激光器3输出的光束整形为空间能量均匀分布的光束；

如附图2所示，所述的聚焦单元5由平凸透镜10、光学调整架11、电控位移台12和控制器13组成；平凸透镜10通过调整架11固定在电控位移台12的滑块上，控制器13控制电控位移台11带动平凸透镜10和光学调整架11沿光轴作一维运动来改变平凸透镜10与被测样品间相对距离，从而改变辐照在被测样品表面的光能量密度；所述的平凸透镜10焦距优选200mm，表面镀制对脉冲激光器3发射激光波长的增透膜，与激光束同光轴，用于汇聚脉冲激光器3发射的激光束；