[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

说明书

本发明公开了一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置及测量方法，涉及KDP或DKDP晶体体损伤测量技术领域，本发明先通过层析的方法获得高功率纳秒激光脉冲作用后晶体体损伤点基础数据，解决损伤点重复统计、背景光消除、二值化等问题并采用图像矩算法求出每个散射点的质心后，再通过重构算法获得体损伤点三维分布，进而可以高精度获得晶体体损伤密度ppd、体损伤点几何尺寸分布pps和晶体体损伤点三维分布等3个体损伤表征参数，本发明具有测量精度高、晶体体损伤表征更加全面的优点。

技术领域

本发明涉及KDP或DKDP晶体体损伤测量技术领域，更具体的是涉及一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置及测量方法。

背景技术

KDP或DKDP晶体由于生长速度较快(10mm/天)、能生长至较大(～40cm)的几何尺寸，它是目前激光惯性约束聚变驱动器中唯一可选用的频率转换材料，大量实验证实在远低于本征损伤阈值的纳秒激光脉冲作用下，KDP或DKDP晶体常常呈现为体损伤，体损伤通常表现为在激光作用区域内出现数量众多(～10³/mm³)、几何尺寸介于10⁰～10¹μm量级的针状损伤点。体损伤点的出现既会增加散射损耗，也会增加下游光束对比度，进而诱导下游光学元件损伤、影响驱动器的运行维护，因此KDP或DKDP晶体体损伤的机理以及提升晶体体损伤性能是急需解决的难题，这首先需要精确测量晶体体损伤性能以更好地提供高精度损伤表征参数。

晶体体损伤性能可用体损伤阈值(LIDT)、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等4项指标进行表征，虽然体损伤阈值使用范围广、有相应的国际标准(ISO21254)来规范测量，但是它容易受到光斑尺寸、测量方法、抽样方法等损伤测量条件的影响，并且体损伤阈值很难直接和晶体体损伤控制目标——散射损耗和光束对比度相关联。经过分析，晶体体损伤控制目标与体损伤密度、体损伤点几何尺寸分布和晶体体损伤点三维分布密切相关。

申请号为201610414569.1的中国发明专利公开了一种KDP晶体针状损伤点几何尺寸分布的测量方法，该方法利用CCD探测散射光强的技术测量损伤点粒径分布，虽然测量装置简便、测量效率较高，但是存在横向分辨率低、无法解决损伤点相互遮挡、测量不确定度高、无法获得晶体体损伤点三维分布等缺点；

申请号为201110050231.X的中国发明专利公开了一种KDP晶体高功率激光体损伤三维测量方法，该方法利用全息的方法对晶体体损伤进行测量，该方法虽然可以实现对晶体体损伤进行三维测量，但是却存在测量方法复杂、测量效率较低、不能直接获得体损伤密度、体损伤点几何尺寸分布和晶体体损伤点三维分布这三个表征参数等缺点。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有的KDP或DKDP晶体体损伤测量横向分辨率低、损伤点相互遮挡、测量不确定度高以及无法获得晶体体损伤点三维分布的问题，本发明提供一种KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置及测量方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

KDP或DKDP晶体体损伤性能高精度测量装置，包括激光器、第一反射镜、第二反射镜、能量计、偏振片、1/2波片、聚焦透镜、光楔、CCD相机、光电管、示波器、三维平移台、环形光源、宽带偏振片、显微镜、吸收陷阱和PC电脑，其特征在于：还包括二维平移台以及分别与二维平移台和三维平移台连接的两台平移台驱动控制器，所述三维平移台的最小纵向移动距离小于显微镜景深，二维平移台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内，环形光源固定于三维平移台上，显微镜放置于二维平移台上并与待测晶体样品位置适配，光电管与示波器连接，激光器、能量计、CCD相机、显微镜以及两平移台驱动控制器分别与PC电脑连接；