[发明专利]KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量方法，其特征在于，该方法基于KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置，该装置包括激光器(1)、第一反射镜(3)、第二反射镜(2)、能量计(4)、偏振片(5)、1/2波片(6)、聚焦透镜(7)、光楔(8)、CCD相机(15)、光电管(16)、示波器(17)、三维平移台(10)、环形光源(9)、宽带偏振片(13)、显微镜(14)、吸收陷阱(12)和PC电脑(18)，其特征在于：还包括二维平移台(11)以及分别与二维平移台(11)和三维平移台(10)连接的两台平移台驱动控制器，所述三维平移台(10)的最小纵向移动距离小于显微镜(14)景深，二维平移台(11)的横向移动距离大于待测晶体样品的横向几何尺寸，待测晶体样品柔性放置于环形光源(9)内，环形光源(9)固定于三维平移台(10)上，显微镜(14)放置于二维平移台(11)上并与待测晶体样品位置适配，光电管(16)与示波器(17)连接，激光器(1)、能量计(4)、CCD相机(15)、显微镜(14)以及两平移台驱动控制器分别与PC电脑(18)连接；

激光器(1)产生的纳秒激光脉冲经第一反射镜(3)和第二反射镜(2)调整传播方向后，射入偏振片(5)，一部分纳秒激光脉冲在经过第一反射镜(3)时透射至能量计(4)，通过能量计(4)监视损伤测试能量；射入偏振片(5)的纳秒激光脉冲依次经过1/2波片(6)和聚焦透镜(7)后入射至光楔(8)，一部分脉冲由光楔(8)第一个反射面反射至CCD相机(15)用于共轭测量靶面光斑近场分布，一部分脉冲由光楔(8)第二个反射面反射至光电管(16)用于测量脉冲时间波形，剩下一部分脉冲透过光楔(8)入射至待测晶体样品

该方法包括如下步骤：

S1：准备待测晶体样品

对待测晶体样品的各个面进行抛光处理，各条边进行倒角处理，防止在测量过程中出现崩边；

S2：选择测量环境，构建测量装置

选择湿度小于40％RH的测量环境，将待测晶体样品柔性放置于环形光源(9)内，且待测晶体样品的横向尺寸与环形光源(9)尺寸适配，环形光源(9)固定于三维平移台(10)上，并判断好待测晶体样品的o轴和e轴方向，待测晶体样品放置于脉冲的瑞利范围内；

调整第一反射镜(3)和第二反射镜(2)的角度，使激光器(1)产生的纳秒激光脉冲以入射角α入射至待测晶体样品；根据光斑大小和待测晶体样品厚度选择聚焦透镜(7)的焦距，使待测晶体样品厚度小于脉冲的瑞利长度；

调试配备宽带同轴照明光源的显微镜(14)的位置，使显微镜(14)与待测晶体样品的正面垂直；三维平移台(10)最小纵向移动距离小于显微镜(14)景深，二维平移台(11)移动的横向距离大于待测晶体样品的横向几何尺寸；调节偏振片(5)和1/2波片(6)以保证脉冲的消光比接近～10²：1量级；

S3：标定测量参数

利用溯源检定过的能量计(4)测量光楔(8)的取样系数γ；测得激光器(1)各放大级之间的延时与输出能量之间的关系曲线；开启显微镜(14)中宽带同轴照明光源，反复调试宽带同轴照明光源的光强以及显微镜(14)参数以获得最佳的观察效果，并固定宽带同轴照明光源的光强和显微镜(14)参数，标定显微镜(14)视场、分辨率、放大倍数和景深；

S4：选定待测区域，进行损伤前拍摄

选择待测晶体样品上质量较好区域作为待测区域，通过PC电脑(18)控制三维平移台(10)和二维平移台(11)，使显微镜(14)对待测区域进行三维层析拍摄，得到损伤前的图片；

S5：损伤测量，进行损伤后拍摄

移开显微镜(14)，架设好吸收陷阱(12)，根据关系曲线改变激光器(1)各放大级之间的延时获取目标能量的纳秒激光脉冲，纳秒激光脉冲经过聚焦透镜(7)会聚后与待测晶体样品上选定的待测区域发生作用，根据能量计(4)示数和取样系数γ计算损伤脉冲能量，再结合CCD相机(15)测得的靶面光斑近场分布得到损伤脉冲通量；移开吸收陷阱(12)，将显微镜(14)移入正面观察位置，按照S4中记载的方法对损伤后的待测区域进行三维层析拍摄，得到损伤后的图片；

S6：图片处理

利用三维图像处理软件对损伤测量前后的图片进行对比分析，并排除掉待测晶体样品表面对测量结果的影响，以获得3个体损伤表征参数：晶体体损伤密度ppd、体损伤点几何尺寸分布pps和晶体体损伤点三维分布。