[发明专利]基于光热弱吸收测试评价单晶硅强光元件综合性能方法

说明书

本发明公开了一种基于光热弱吸收测试评价单晶硅强光元件综合性能方法，本发明方法包括对测试样件进行光热弱吸收测试：根据样件尺寸将整个样件划分为不同区域，测量不同区域内的电流幅值；获取整个表面的弱吸收信号，剔除粗大误差后计算整个表面的弱吸收信号的平均值和方差；生成疵病所致吸收强区分布图，将所有弱吸收信号的平均值和方差、弱吸收信号的电流幅值、疵病所致吸收强区分布图作为单晶硅强光元件综合性能评价结果输出。本发明能够克服现有单晶硅强光元件综合性能测试技术的不足，将光热弱吸收技术作为测试方法，测试成本低、制样要求低，实现分辨率高、精度高、抗干扰能力强的单晶硅强光元件综合性能测试。

技术领域

本发明属于光学元件性能测试技术领域，尤其涉及一种基于光热弱吸收测试评价单晶硅强光元件综合性能方法。

背景技术

单晶硅强光元件综合性能主要是指元件在精度性能以外的抗热变形、热损伤及抗激光诱导损伤的性能，这一性能对强光系统的运行具有重要意义和作用，是元件加工质量、服役性能的重要评价指标之一。单晶硅强光元件综合性能的测量目前主要依靠实际工况测试和闭腔量热法测试。这两种方法都是在实际或近似工况的强光光源及闭腔测试环境下进行的破坏性测试，前者依据光路终端光束形变来反推计算元件热变形量，通过观测计量元件表面热损伤程度；后者通过测量元件受辐照后的温升，计算元件的能量吸收率，再对比标准件，最终评估被测元件综合性能。

现有的方法测试结果与实际工况吻合度高，但局限性也很大，主要存在下述问题：(1)测试环境要求高：两种方法均需要大功率、高能量激光光源，大容积真空测试腔，建设成本、运行成本高昂；(2)测试样件要求高：实际工况测试样件需按光路系统标准尺寸、图纸精度加工制备并镀膜，制样成本高、周期长；(3)测试结果可信度、精度低：实际工况测试仅能通过最终光束质量反推测试样件的热变形，而热损伤情况仅靠拍照观测，无法量化对比，可信度低；闭腔量热法测试依靠温度传感器采集温升信息，而测试样件本体热辐射导致的温降则忽略，精度较低。(4)测试结果信息量少：两种方法均使用直径为大光斑，直径为10mm-100mm，仅测量元件表面整体的性能，无法对表面不同特征区域进行高分辨率的细节测试，无法反馈指导制造加工；(5)测试系统干扰多，结果重复性差：光路干扰因素多，激光光源波动大，测试结果一般仅作为参考依据，难以实现准确定量分析；(6)破坏性测试：两种测试方法均会引起测试样件表面发生热损伤或激光诱导损伤，带来永久性破坏。

目前，光热弱吸收测试技术主要是基于表面热透镜技术实现：用泵浦光加热样品表面，发生能量吸收，将光能变成热，会在样品表面产生一个热包区域，使用测试光照射整个样品的表面热包区域，表面热包使测试光的反射光波前产生相干，干涉的反射光强度分布可由CCD或针孔光电探测器扫描获得。例如，公告号为CN201620345947.0的中国专利文献公开了一种光学元件吸收缺陷损伤特性的测试系统，可以对光学元件的吸收缺陷进行测试，但并未能通过弱吸收测试结果对单晶硅强光元件综合性能进行评价。因此，具体如何实现基于光热弱吸收测试技术评价单晶硅强光元件综合性能，已经成为一项亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于光热弱吸收测试评价单晶硅强光元件综合性能方法，本发明能够克服现有单晶硅强光元件综合性能测试技术的不足，将光热弱吸收技术作为测试方法，测试成本低、制样要求低。利用多区域测试所得信号幅值进行处理，同时输出疵病强区分布图。实现分辨率高、精度高、抗干扰能力强的单晶硅强光元件综合性能测试。

本发明采用的技术方案为：

一种基于光热弱吸收测试评价单晶硅强光元件综合性能方法，实施步骤包括：

1)根据待测区域尺寸及形状对测试区域进行划分；

2)利用光热弱吸收测试平台对不同区域进行光热弱吸收测试；