[发明专利]一种光学薄膜激光损伤阈值快速测量装置

说明书

本发明公开了一种光学薄膜激光损伤阈值快速测量装置，其包括上位机(1)、系统控制器(2)、激光电源(3)、激光器(4)、分光镜A(5)、激光束辐照单元、能量密度标定单元、光学薄膜损伤判识单元、脉宽探测单元(8)和一维运动台(9)；该装置采用由扩束镜、达曼光栅和透镜组成的分束聚焦单元A(501)和分束聚焦单元B(602)来实现对入射激光束均匀分束，单发脉冲实现不少于10个阵列测试点的辐照测量，各聚焦点光场强度分布均匀，各子光束间的能量偏差不大于±1％，在焦平面上各子光斑的排列形式为1×N或N×N，相对于传统的单发脉冲只测量一个测试点，测量周期缩短了十倍以上，能够快速准确地测量出光学薄膜的激光损伤阈值。

技术领域

本发明涉及一种光学薄膜激光损伤阈值快速测量装置，属于激光测试技术领域。

背景技术

光学薄膜是激光器及其应用光学系统中的最薄弱环节。光学薄膜的损伤造成了在其中传输的激光束性能发生变化，破坏了激光束的质量，引起光束相位和波前畸变，甚至会对激光器造成灾难性损坏。

然而，目前关于激光损伤阈值的测量主要是利用激光束直接辐照光学薄膜，激光辐照一次只能测试一个测量点，而1-ON-1、R-ON-1和S-ON-1的测试方法要求同一脉冲能量密度下要辐照不少于10次来获得在该辐照能量密度下的损伤几率，由于激光器输出脉冲之间的能量一致性差，无法满足精确控制同一脉冲能量密度下辐照多个点的要求；而且测量过程往往需要测试数百个点，测量精度低，效率极其低下，无法客观准确地反映出薄膜的激光损伤阈值。

发明内容

为快速准确测量光学薄膜和光电器件表面激光损伤阈值，基于国家标准GB/T16601-1996，本发明提供了一种光学薄膜激光损伤阈值快速测量装置，该装置单发脉冲实现不少于10个阵列测试点，每个聚焦点光场强度分布均匀，能够快速准确地测量出光学薄膜的激光损伤阈值。

如附图1所示，本发明提供的一种光学薄膜激光损伤阈值快速测量装置包括上位机1、系统控制器2、激光电源3、激光器4、分光镜A5、激光束辐照单元、能量密度标定单元、光学薄膜损伤判识单元、脉宽探测单元8和一维运动台9；

所述的上位机1为工控计算机，向系统控制器2发送控制指令，处理来自系统控制器2的数据信息，数字输出并显示测量结果；

所述的系统控制器2为基于单片机的控制系统，根据上位机1的控制指令触发激光电源3、能量探测器601、图像传感器A604和图像传感器B701工作，控制载物台502作二维平面运动，控制一维运动台9作一维平面运动，将来自能量探测器601的脉冲能量信号、图像传感器A604的光斑图像信号、图像传感器B701的光学薄膜表面图像信号及脉宽探测单元8的脉冲信号传送给上位机1，对激光电源3、能量探测器601和图像传感器A604的触发为同步触发；

所述的激光电源3为脉冲触发式高压电源，分别与系统控制器2和激光器4相连接，在系统控制器2的触发下驱动激光器4工作，根据系统控制器2的触发电平信号电压值来调节激光器4输出的脉冲能量；

所述的激光器4优选毫秒量级、微秒量级、纳秒量级或皮秒量级脉冲宽度的脉冲激光器，输出波长优选1064nm、1050nm、532nm或355nm，重复频率位于1Hz～100Hz间，其发射的激光脉冲用于被测样品的损伤测试；

所述的分光镜A5为表面镀制对45度入射激光波长分光膜的平面镜，与入射激光光路呈45度角放置，反射光和透射光强度比例不小于100:1，反射光用于辐照被测样品，透射光用于辐照能量密度标定；

所述的激光束辐照单元由分束聚焦单元A501和载物台502组成，将来自分光镜A5反射的光分束垂直聚焦在被测样品表面；

所述的能量密度标定单元由分光镜B6、能量探测器601、分束聚焦单元B602、光阑603和图像传感器A604组成，用于标定图像传感器A604探测面和被测样品表面上单个子光斑的能量密度；