透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置，该装置包括分别与被测透明光学材料光路连接的泵浦光源、探测光源、泵浦光吸收装置和光电探测器，所述泵浦光源与被测透明光学材料之间依次设有泵浦光调制装置、泵浦光角度调整装置和泵浦光会聚装置，所述探测光源与被测透明光学材料之间设有探测光第一会聚装置，所述被测透明光学材料与光电探测器之间依次设有探测光第二会聚装置、探测光滤光装置和空间滤波器；所述光电探测器的输出端与交流弱信号检测装置的输入端连接。本实用新型专利技术具有高分辨、高灵敏度等优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置，该装置包括分别与被测透明光学材料光路连接的泵浦光源、探测光源、泵浦光吸收装置和光电探测器，所述泵浦光源与被测透明光学材料之间依次设有泵浦光调制装置、泵浦光角度调整装置和泵浦光会聚装置，所述探测光源与被测透明光学材料之间设有探测光第一会聚装置，所述被测透明光学材料与光电探测器之间依次设有探测光第二会聚装置、探测光滤光装置和空间滤波器；所述光电探测器的输出端与交流弱信号检测装置的输入端连接。本技术具有高分辨、高灵敏度等优点。【专利说明】透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置
本技术涉及光学材料吸收特性的检测
，具体是一种透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置。
技术介绍
透明光学材料是强激光系统中不可缺少的关键元件，例如KDP晶体，常在强激光系统中用作光电开关和激光倍频元件。因此，透明光学材料的抗激光损伤的能力是影响强激光系统性能的至关重要的因素之一。对透明光学材料来说，决定其抗激光损伤能力的是材料中的缺陷和杂质。透明光学材料中的缺陷和杂质可分为两类:一类是表面缺陷和杂质，这主要是在材料的加工过程中(如切割、研磨、抛光等)引入的；另一类是体内缺陷和杂质，这主要是在材料生长过程中引入的。在这两类缺陷中，人们往往更多地关注表面缺陷，对表面缺陷的分析检测相对更容易，这是因为对表面缺陷的分析检测是二维检测，而对体内缺陷的分析检测需要进行三维检测。对于光学材料的体内缺陷而言，通常可以分为吸收缺陷和非吸收缺陷:吸收缺陷通过对光能量的吸收引起缺陷区域材料光学性质的变化，从而改变透过的光束性质的变化；而非吸收缺陷，会引起光束的散射等；不同的缺陷对光学系统的影响是不一样的。而目前常用的一些缺陷检测方法，如高分辨率散射测量方法，主要对一些会引起光束散射的非吸收缺陷敏感，难以用于吸收缺陷的分析。但是在强激光系统中，透明光学材料的体内吸收缺陷往往更容易引起材料的破坏和损伤，因此对透明光学材料的体内吸收缺陷进行有效的分析检测对于强激光系统的开发与应用具有十分重要的现实意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种具有高分辨率和高灵敏度的透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置，通过该检测装置能够获得透明光学材料体内吸收特性和缺陷的三维空间分布。本技术的技术方案为:一种透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置，包括分别与被测透明光学材料光路连接的泵浦光源、探测光源、泵浦光吸收装置和光电探测器，所述泵浦光源与被测透明光学材料之间依次设有泵浦光调制装置、泵浦光角度调整装置和泵浦光会聚装置，所述探测光源与被测透明光学材料之间设有探测光第一会聚装置，所述被测透明光学材料与光电探测器之间依次设有探测光第二会聚装置、探测光滤光装置和空间滤波器；所述光电探测器的输出端与交流弱信号检测装置的输入端连接。所述的透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置，还包括用于放置和移动被测透明光学材料的位移装置，所述位移装置与被测透明光学材料固定连接。所述的透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置，所述泵浦光调制装置与泵浦光角度调整装置之间依次设有泵浦光整形处理装置和泵浦光分光装置，所述泵浦光分光装置的反射光路上设有泵浦光功率探测装置。所述的透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置，所述探测光源与探测光第一会聚装置之间设有探测光整形处理装置。所述的透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置，所述探测光滤光装置与空间滤波器之间设有探测光分光装置，所述探测光分光装置的反射光路上设有探测光功率探测装置。所述的透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置，所述交流弱信号检测装置选用锁相放大器。本技术通过将一束较强的泵浦光聚焦到透明光学材料内部，在泵浦光焦点位置由于光能量的吸收引起透明光学材料局部温度升高，从而引起透明光学材料体内局部物理特性发生变化，并将一束传播方向与该泵浦光传播方向正交的较弱的探测光也聚焦到透明光学材料体内，与泵浦光的焦点重合，对由于吸收泵浦光而引起的透明光学材料局部物理特性变化进行检测，从而获得透明光学材料体内泵浦光焦点位置的吸收特性，并通过扫描获得透明光学材料体内吸收特性和缺陷的三维空间分布，本技术具有高分辨、高灵敏度等优点。【专利附图】【附图说明】图1是本技术的原理示意图；图2是本技术的装置结构示意图。【具体实施方式】如图1所示，泵浦光束100经过泵浦光会聚装置6聚焦到被测透明光学材料8上，焦点在被测透明光学材料体内。由于被测透明光学材料8本身对泵浦光能量的吸收，在泵浦光束100经过的区域都会引起其温度的升高，从而使得被测透明光学材料8的物理特性发生变化，比如热膨胀、折射率改变等。而在焦点位置，因为激光能量最为集中，因此被测透明光学材料8的物理特性变化也最为显著。此时，用一束较弱的探测光束110，传播方向与泵浦光束100传播方向垂直，经由探测光第一会聚装置13聚焦到被测透明光学材料8内部，与泵浦光的焦点重合。在被测透明光学材料8内部的泵浦光焦点处，由于吸收泵浦光所引起的材料物理特性的变化，会相应地引起经过该区域的探测光束110的传播特性发生变化，如会产生新增的会聚或发散效应。这种变化的大小是由被测透明光学材料8本身对泵浦光吸收的大小决定的。吸收越大，引起探测光束传播特性的变化也越大，相应地，光电探测器19探测到的激光诱导光热信号也越大。在一定的泵浦光功率范围内，吸收与测量信号呈线性关系。通过对这种探测光束传播特性变化的检测，就可以得到被测透明光学材料8在泵浦光焦点处对泵浦光的吸收特性。对探测光束传播特性的变化的检测，可以采用由探测光第二会聚装置14、探测光滤光装置15、空间滤波器18和光电探测器19所组成的检测单元来进行。经过被测透明光学材料8的探测光束110由探测光第二会聚装置14收集，并通过探测光滤光装置15滤掉除探测光以外的杂散光，再经过空间滤波器18后由光电探测器19进行探测，空间滤波器18只让部分探测光束110通过。探测光束110中产生新增的会聚或发散效应，会相应地引起通过空间滤波器18的探测光能量的改变，即光电探测器19所探测到的探测光能量会变化。由于探测光束传播特性的变化量往往比较小，甚至小于探测光束本身的噪声波动，因此一般需要利用交流弱信号检测装置来进行检测，常用的交流弱信号检测装置有锁相放大器等，采用锁相放大器对激光诱导光热信号进行检测时，将对泵浦光束进行光强调制的调制信号频率作为锁相放大器的参考信号频率，这样可以大大抑制探测光束本身的噪声以及外部环境噪声等对测量结果的影响，达到很高的检测灵敏度；调制信号的频率不宜过高，这样可以消除被测透明光学材料本身热物理特性对检测结果的影响。当泵浦光的焦点位置相对被测透明光学材料8进行移动，探测光的焦点位置也相对被测透明光学材料8移动，并始终与泵浦光焦点位置重合，对经过的被测透明光学材料8上的每一点都进行检测，就可以获得被测透明光学材料体内的吸收缺陷的三维分布。在存在吸收缺陷的区域，对泵浦光的吸收要远远高于没有吸收缺陷的区域，因此在存在吸收缺陷的区域测得的光热信号也远远高于没有吸收缺陷的区域，在获得的被测透明光学材料体内吸收特性的三维分布中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种透明光学材料体内吸收特性三维分布的检测装置，其特征在于：包括分别与被测透明光学材料光路连接的泵浦光源、探测光源、泵浦光吸收装置和光电探测器，所述泵浦光源与被测透明光学材料之间依次设有泵浦光调制装置、泵浦光角度调整装置和泵浦光会聚装置，所述探测光源与被测透明光学材料之间设有探测光第一会聚装置，所述被测透明光学材料与光电探测器之间依次设有探测光第二会聚装置、探测光滤光装置和空间滤波器；所述光电探测器的输出端与交流弱信号检测装置的输入端连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈坚，吴令奇，吴周令，
申请(专利权)人：无锡利弗莫尔仪器有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32