一种多光源激光损伤阈值的测试装置的制作方法

本发明涉及光学元器件技术领域，尤其涉及一种多光源激光损伤阈值的测试装置。

背景技术：

近年来，随着激光技术的不断发展，大能量超快激光器在激光加工、激光测距、生物医疗检测、军事国防等领域广泛应用，而激光器中光学元件的抗激光损伤能力已成为目前制约大能量激光器发展的主要因素，包括镀有多光谱薄膜光学元器件，光学薄膜是光学元件的核心组成部分，它直接决定着光学元件的抗激光损伤能力，而激光损伤阈值是衡量光学薄膜抗激光损伤能力的重要技术指标。

现有技术中激光损伤阈值的测试主要是针对单一光源建立，而多源同轴损伤阈值测试系统实现全自动化较难，结构复杂、测量精度低，因此多光源高效测量系统是亟待解决的重要技术问题，其测试的准确性也需进一步研究。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多光源激光损伤阈值的测试装置，该装置具有响应速度快、误判率低等优点，能实现多波长激光损伤阈值测试，实现了测试系统的集成化、自动化。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种多光源激光损伤阈值的测试装置，所述装置包括激光器(1)、偏振片(2)、隔离器(3)、λ/2波片(4)、偏振片(5)、45°全反镜(6)、激光器(7)、偏振片(8)、隔离器(9)、λ/2波片(10)、偏振片(11)、半透半反射镜(12)、激光快门(13)、45°全反镜(14)、半透半反射镜(15)、聚焦系统(16)、分束器(17)、分束器(18)、光束分析仪(20)、功率/能量计(21)、光电探测器(22)、光谱分析仪(23)、单色信号光源(24)、准直系统(25)、半透半反射镜(26)、45°全反镜(27)、半透半反射镜(28)、放大系统(29)、高速相机(30)、指示激光器(31)、45°全反镜(32)和控制终端(33)，其中：

激光器(1)发出的激光经过偏振片(2)、隔离器(3)、λ/2波片(4)、偏振片(5)、45°全反镜(6)反射后进入半透半反射镜(12)传输；激光器(7)发出的激光经过偏振片(8)、隔离器(9)、λ/2波片(10)、偏振片(11)后进入半透半反射镜(12)传输；两束激光经半透半反射镜(12)传输后耦合同轴；

同轴激光再经过激光快门(13)、45°全反镜(14)反射后进入半透半反射镜(15)；所述激光快门(13)用于控制脉冲重频，实现1-on-1或者s-on-1；

指示激光器(31)发射的激光经45°全反镜(32)反射后进入半透半反射镜(15)，再与激光器(1)和激光器(7)输出到半透半反射镜(15)的激光同轴；

同轴后的激光再经过聚焦系统(16)、分束器(17)、分束器(18)后作用在样品(19)的表面上，其中：

经分束器(17)反射的激光由功率/能量计(21)接收，实时监测作用在样品(19)表面的激光功率/能量大小，并由光谱分析仪(23)测试激光光谱；经分束器(18)反射的激光由光束分析仪(20)接收，实时监测作用在样品(19)表面的光斑大小，并由光电探测器(22)测试激光脉冲宽度和重复频率；

单色信号光源(24)输出的激光经准直系统(25)准直，再经半透半反射镜(26)分成两束，一束经样品(19)表面反射后到达半透半反射镜(28)，另一束经45°全反镜(27)反射后到达半透半反射镜(28)，两束光经半透半反射镜(28)后同轴，再经放大系统(29)处理后进入高速相机(30)；

高速相机(30)设置在放大系统(29)的焦平面上，用于获取干涉条纹的瞬间照片，并将照片传输到控制终端(33)上存储；

所述激光器(1)、激光器(7)、激光快门(13)、光束分析仪(20)、功率/能量计(21)、光电探测器(22)、光谱分析仪(23)、单色信号光源(24)、指示激光器(31)、高速相机(30)均由控制终端(33)统一控制，并在控制终端(33)上实时显示、记录、存储测试数据与结果。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述装置具有响应速度快、误判率低等优点，能实现多波长激光损伤阈值测试，实现了测试系统的集成化、自动化，同时能够在线实时快速准确判别光学元器件膜层损伤，自动画出损伤概率图，出具检测报告。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的多光源激光损伤阈值的测试装置整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例提供的多光源激光损伤阈值的测试装置整体结构示意图，所述装置主要包括激光器(1)、偏振片(2)、隔离器(3)、λ/2波片(4)、偏振片(5)、45°全反镜(6)、激光器(7)、偏振片(8)、隔离器(9)、λ/2波片(10)、偏振片(11)、半透半反射镜(12)、激光快门(13)、45°全反镜(14)、半透半反射镜(15)、聚焦系统(16)、分束器(17)、分束器(18)、光束分析仪(20)、功率/能量计(21)、光电探测器(22)、光谱分析仪(23)、单色信号光源(24)、准直系统(25)、半透半反射镜(26)、45°全反镜(27)、半透半反射镜(28)、放大系统(29)、高速相机(30)、指示激光器(31)、45°全反镜(32)和控制终端(33)，其中：

激光器(1)发出的激光经过偏振片(2)、隔离器(3)、λ/2波片(4)、偏振片(5)、45°全反镜(6)反射后进入半透半反射镜(12)传输；激光器(7)发出的激光经过偏振片(8)、隔离器(9)、λ/2波片(10)、偏振片(11)后进入半透半反射镜(12)传输；两束激光经半透半反射镜(12)传输后耦合同轴；

同轴激光再经过激光快门(13)、45°全反镜(14)反射后进入半透半反射镜(15)；所述激光快门(13)用于控制脉冲重频，实现1-on-1或者s-on-1；这里，1-on-1是1对1测试，在测试样品表面每个测试点只进行一次激光辐照的损伤阈值测试过程；s-on-1是s对1测试，采用相同能量密度的脉冲串辐照测试样品表面每个测试点的损伤阈值测试过程；

指示激光器(31)发射的激光经45°全反镜(32)反射后进入半透半反射镜(15)，再与激光器(1)和激光器(7)输出到半透半反射镜(15)的激光同轴；测试前打开指示激光器(31)方便调节激光在样品(19)的作用区域；

同轴后的激光再经过聚焦系统(16)、分束器(17)、分束器(18)后作用在样品(19)的表面上，其中：

经分束器(17)反射的激光由功率/能量计(21)接收，实时监测作用在样品(19)表面的激光功率/能量大小，并由光谱分析仪(23)测试激光光谱；经分束器(18)反射的激光由光束分析仪(20)接收，实时监测作用在样品(19)表面的光斑大小，并由光电探测器(22)测试激光脉冲宽度和重复频率；

单色信号光源(24)输出的激光经准直系统(25)准直，再经半透半反射镜(26)分成两束，一束经样品(19)表面反射后到达半透半反射镜(28)，另一束经45°全反镜(27)反射后到达半透半反射镜(28)，两束光经半透半反射镜(28)后同轴，再经放大系统(29)处理后进入高速相机(30)；

高速相机(30)设置在放大系统(29)的焦平面上，用于获取干涉条纹的瞬间照片，并将照片传输到控制终端(33)上存储；

所述激光器(1)、激光器(7)、激光快门(13)、光束分析仪(20)、功率/能量计(21)、光电探测器(22)、光谱分析仪(23)、单色信号光源(24)、指示激光器(31)、高速相机(30)均由控制终端(33)统一控制，并在控制终端(33)上实时显示、记录、存储测试数据与结果。

具体实现中，通过实时采集激光器输出能量、辐照在样品表面激光能量和光斑大小、作用激光波长、脉宽、重频等数据，获得激光作用能量密度或功率密度；并采用高速相机实时采集记录信号光源干涉图像，记录有形变的干涉图样数，计算不同能量密度条件下激光损伤几率，画出损伤几率图，从而得出光学元器件的激光损伤阈值。

在上述装置的结构中，所述偏振片(2)和隔离器(3)组成激光器保护单元，避免光路回光进入所述激光器(1)损坏激光器；所述偏振片(8)和隔离器(9)组成激光器保护单元，避免光路回光进入激光器(7)损坏激光器。

所述λ/2波片(4)和偏振片(5)组成能量调节单元，通过旋转该λ/2波片(4)调节光路中激光器(1)输出的能量大小；所述λ/2波片(10)和偏振片(11)组成能量调节单元，通过旋转该λ/2波片(10)调节光路中激光器(7)输出的能量大小。

另外，所述样品(19)、半透半反射镜(26)、45°全反镜(27)、半透半反射镜(28)的四个反射面在安装时保持平行。

所述样品(19)安装在夹持架上并固定在电动三维平移台上，根据样品(19)的形状和大小在控制终端(33)上设置电动三维平移台的行走路线，使单一能量密度激光作用不少于10个测试点，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。

上述电动三维平移台能在一定范围内移动样品(19)的位置，从而补偿聚焦透镜对不同波长激光的焦距差；且所述电动三维平移台在运行过程中始终保持样品(19)的前表面在同一平面内。

另外，上述样品(19)和45°全反镜(27)分别采用可调式固定架安装，且前表面均限位，方便装卸并保证等光程。

值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。例如，上述偏振片均可以采用偏振分光棱镜代替，但偏振分光棱镜损伤阈值较低，适用于低功率或低能量条件下测试。

综上所述，本发明实施例所提供的测试装置采用马赫-曾德干涉法测量光学元件薄膜损伤阈值，具有响应速度快、误判率低等优点，能实现多波长激光损伤阈值测试，实现了测试系统的集成化、自动化，同时能够在线实时快速准确判别光学元器件膜层损伤，自动画出损伤概率图，出具检测报告。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。