一种光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置和测试方法。该装置主要包括：激光器、多波长光路切换模块、电动光闸、能量调节模块、激光参数采集模块、样品控制模块、损伤诊断模块、计算机等。该装置用于测量光学元件激光诱导零概率损伤阈值，本实用新型专利技术可实现脉冲激光波长1064纳米、532纳米、355纳米测试光路的自动切换、测试流程的自动控制、激光参数的自动采集、损伤自动诊断等功能，保证测试条件的稳定性，大幅度提高了测试效率。
Automatic testing device for laser-induced damage threshold of optical elements
【技术实现步骤摘要】
光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置
本技术涉及光学元件激光诱导损伤测试，特别是一种光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置及用于零概率损伤阈值测试方法。
技术介绍
光学元件激光诱导损伤性能评价对于保障大型高功率激光装置的运行安全稳定和输出能力提升具有重要作用。目前，评价光学元件激光诱导损伤性能主要依据ISO21254国际标准中零概率损伤阈值测试的相关要求，搭建激光损伤测试装置，开展测试。根据大型高功率激光装置中纳秒脉冲激光的工作波长，要求激光损伤测试装置具备基频、二倍频、三倍频激光的测试能力。现有的多波长激光损伤测试装置(参见在先技术1，AurelStratan,AlexandruZorila,LaurentiuRusen,etal,Automatedteststationforlaser-induceddamagethresholdmeasurementsaccordingtoISO21254-1,2,3,4standards@2012)采用共光路结构，用于光学元件的基频、二倍频、三倍频激光作用下损伤阈值测试，对于测试光路中的光学元件激光损伤性能要求较高，而且需要根据测试波长更换用于能量调节的半波片。针对单一波长脉冲激光损伤阈值测试装置(参见在先技术2，K.Kafka,E.Chowdhury,R.Negres,etal,Teststationdevelopmentforlaser-inducedopticaldamageperformanceofbroadbandmultilayerdielectriccoatings@2015)仅能用于特定检测需求的光学元件损伤特性检测。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述在先技术的不足，提出一种光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置和测试方法。本技术的技术解决方案如下，一种光学元件激光诱导损伤自动化测试装置，其特点在于包括激光器、第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块、第1反射镜、第2反射镜、第1电动光闸、第2电动光闸、第3电动光闸、第4电动光闸、第1能量调节模块、第2能量调节模块、第3能量调节模块、第1分光镜、第2分光镜、第1能量计、能量计模块、光束质量分析仪、时间波形测量模块、第1聚焦透镜、第2聚焦透镜、样品控制模块、损伤诊断模块、光阱和计算机；所述的第1光路切换模块由第3反射镜、第4反射镜、第1电动位移台组成，用于反射波长1064纳米的脉冲激光；所述的第2光路切换模块由第5反射镜、第2电动位移台组成，用于反射波长532纳米的脉冲激光；第1反射镜和第2反射镜用于反射波长532纳米的脉冲激光；第3光路切换模块由第6反射镜、第7反射镜、第3电动位移台组成，第6反射镜用于反射波长355纳米脉冲激光，第7反射镜用于反射波长1064纳米脉冲激光；第4光路切换模块由第8反射镜、第9反射镜、第10反射镜、电动旋转台组成，第8反射镜用于反射波长1064纳米脉冲激光，第9反射镜用于反射波长532纳米脉冲激光，第10反射镜用于反射波长355纳米脉冲激光；第1能量调节模块由第1半波片(波长1064纳米)、第1偏振片、第1电动波片旋转台组成，第1半波片安装在第1电动波片旋转台上，电动控制第1电动波片旋转台旋转第1半波片的角度，调节波长1064纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；第2能量调节模块由第2半波片(波长355纳米)、第2偏振片、第2电动波片旋转台组成，第2半波片安装在第2电动波片旋转台上，电动控制第2电动波片旋转台旋转第2半波片的角度，调节波长355纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；第3能量调节模块由第3半波片(波长532纳米)、第3偏振片、第3电动波片旋转台组成，第3半波片安装在第3电动波片旋转台上，电动控制第3电动波片旋转台旋转第3半波片的角度，调节波长532纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；所述的第1聚焦透镜与第2聚焦透镜的参数相同，第1聚焦透镜与光束质量分析仪的间距等于第2聚焦透镜到样品的距离；所述的时间波长测量模块由光电管和示波器组成；所述的能量计模块由第2能量计和第4电动位移台组成；所述的样品控制模块用于夹持样品并控制样品在XYZ方向移动；所述的损伤诊断模块由长工作距离显微镜和白光光源组成，白光光源(G2)照明样品被脉冲激光辐照的区域，并由长工作距离显微镜记录图像；所述的光阱用于吸收脉冲激光作用于样品后的残余激光；所述的激光器设有第一通光口和第二通光口，用于输出波长为1064纳米、532纳米、355纳米的准直脉冲激光，第一通光口供波长1064纳米脉冲激光输出，第二通光口供波长532纳米、355纳米脉冲激光输出；沿所述的激光器的第一通光口的波长1064纳米脉冲激光的传输方向依次是所述的第1光路切换模块的第3反射镜和第4反射镜、第1电动光闸、第1能量调节模块、第3光路切换模块的第7反射镜、第4光路切换模块的第8反射镜、第1分光镜；沿所述的激光器的第二通光口输出波长532纳米的脉冲激光方向依次是第2光路切换模块的第5反射镜、第1反射镜、第3电动光闸、第3能量调节模块、第2反射镜、第4光路切换模块的第9反射镜到达第1分光镜：沿所述的激光器的第二通光口的输出波长355纳米脉冲激光依次是第2电动光闸、第2能量调节模块、第3光路切换模块的第6反射镜到达第4光路切换模块的第10反射镜到达第1分光镜；所述的第1分光镜将输入光分为a透射光束、a1反射子光束和反射子光束a2，沿所述的a透射光束方向依次是第2聚焦透镜、能量计模块、第4电动光闸、样品控制模块和光阱；沿a1反射子光束方向是所述的第1能量计，沿a2反射子光束的方向是第2分光镜，该第2分光镜将入射光分为b1子光束和b2子光束，b1子光束经过第1聚焦透镜到达光束质量分析仪，b2子光束经过第1聚焦透镜到达时间波形测量模块；计算机用于控制所述的激光器、第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块、第1电动光闸、第2电动光闸、第3电动光闸、第4电动光闸、第1能量调节模块、第2能量调节模块、第3能量调节模块、第1能量计、能量计模块、光束质量分析仪、时间波形测量模块、样品控制模块、损伤诊断模块的运动和工作，并接收存储、处理实验数据。和损伤诊断模块，并存储、处理实验数据。利用上述光学元件激光诱导损伤自动化测试装置进行波长1064纳米的脉冲激光辐照下光学元件零概率损伤阈值自动化测试方法，该方法包含下列步骤，①将样品放置在样品控制模块上，接通电源，打开计算机，关闭第1电动光闸、第4电动光闸；分别打开第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块、第1能量调节模块、第1能量计、能量计模块、光束质量分析仪、时间波形测量模块、样品控制模块和损伤诊断模块；②控制第1光路切换模块、第2光路切换模块、第3光路切换模块、第4光路切换模块的运动，将第3反射镜、第4反射镜、第7反射镜、第8反本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置，其特征在于包括激光器(1)、第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)、第1反射镜(4)、第2反射镜(5)、第1电动光闸(A1)、第2电动光闸(A2)、第3电动光闸(A3)、第4电动光闸(A4)、第1能量调节模块(B1)、第2能量调节模块(B2)、第3能量调节模块(B3)，第1分光镜(8)、第2分光镜(9)、第1能量计(C)、能量计模块(D)、光束质量分析仪(E)、时间波形测量模块(F)、第1聚焦透镜(10)、第2聚焦透镜(11)、样品控制模块(12)、损伤诊断模块(G)、光阱(13)和计算机(14)；/n所述的第1光路切换模块(2)由第3反射镜(201)、第4反射镜(202)、第1电动位移台(203)组成，用于反射波长1064纳米的脉冲激光；/n所述的第2光路切换模块(3)由第5反射镜(301)、第2电动位移台(302)组成，用于反射波长532纳米的脉冲激光；/n第1反射镜(4)和第2反射镜(5)用于反射波长532纳米的脉冲激光；/n第3光路切换模块(6)由第6反射镜(601)、第7反射镜(602)、第3电动位移台(603)组成，第6反射镜(601)用于反射波长355纳米脉冲激光，第7反射镜(602)用于反射波长1064纳米脉冲激光；/n第4光路切换模块(7)由第8反射镜(701)、第9反射镜(702)、第10反射镜(703)、电动旋转台(704)组成，第8反射镜(701)用于反射波长1064纳米脉冲激光，第9反射镜(702)用于反射波长532纳米脉冲激光，第10反射镜(703)用于反射波长355纳米脉冲激光；/n第1能量调节模块(B1)由第1半波片(B1-1)(波长1064纳米)、第1偏振片(B1-2)、第1电动波片旋转台(B1-3)组成，第1半波片(B1-1)安装在第1电动波片旋转台(B1-3)上，电动控制第1电动波片旋转台(B1-3)旋转第1半波片(B1-1)的角度，调节波长1064纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；/n第2能量调节模块(B2)由第2半波片(B2-1)(波长355纳米)、第2偏振片(B2-2)、第2电动波片旋转台(B2-3)组成，第2半波片(B2-1)安装在第2电动波片旋转台(B2-3)上，电动控制第2电动波片旋转台(B2-3) 旋转第2半波片(B2-1)的角度，调节波长355纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；/n第3能量调节模块(B3)由波长为532纳米的第3半波片(B3-1)、第3偏振片(B3-2)、第3电动波片旋转台(B3-3)组成，第3半波片(B3-1)安装在第3电动波片旋转台(B3-3)上，电动控制第3电动波片旋转台(B3-3)旋转第3半波片(B3-1)的角度，调节波长532纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；/n所述的第1聚焦透镜(10)与第2聚焦透镜(11)的参数相同，第1聚焦透镜(10)与光束质量分析仪(E)的间距等于第2聚焦透镜(11)到样品的距离；/n所述的时间波形测量模块(F)由光电管(F1)和示波器(F2)组成；/n所述的能量计模块(D)由第2能量计(D1)和第4电动位移台(D2)组成；/n所述的样品控制模块(12)用于夹持样品并控制样品在XYZ方向移动；/n所述的损伤诊断模块(G)由长工作距离显微镜(G1)和白光光源(G2)组成，白光光源(G2)照明样品被脉冲激光辐照的区域，并由长工作距离显微镜(G1)记录图像；/n所述的光阱(13)用于吸收脉冲激光作用于样品后的残余激光；/n所述的激光器(1)设有第一通光口和第二通光口，用于输出波长为1064纳米、532纳米、355纳米的准直脉冲激光，第一通光口供波长1064纳米脉冲激光输出，第二通光口供波长532纳米、355纳米脉冲激光输出；/n沿所述的激光器(1)的第一通光口的波长1064纳米脉冲激光的传输方向依次是所述的第1光路切换模块(2)的第3反射镜(201)和第4反射镜(202)、第1电动光闸(A1)、第1能量调节模块(B1)、第3光路切换模块(6)的第7反射镜(602)、第4光路切换模块(7)的第8反射镜(701)、第1分光镜(8)；/n沿所述的激光器(1)的第二通光口输出波长532纳米的脉冲激光方向依次是第2光路切换模块(3)的第5反射镜(301)、第1反射镜(4)、第3电动光闸(A3)、第3能量调节模块(B3)、第2反射镜(5)、第4光路切换模块(7)的第9反射镜(702)到达第1分光镜(8)；/n沿所述的激光器(1)的第二通光口的输出波长355纳米脉冲激光依次是第2电动光闸(A2)、第2能量调节模块(B2)、第3光路切换模块(6)的第6反射镜(601)到达第4光路切换模块(7)的第10反射镜(703)到达第1分光镜(8)；/n所述的...
【技术特征摘要】
1.一种光学元件激光诱导损伤阈值自动化测试装置，其特征在于包括激光器(1)、第1光路切换模块(2)、第2光路切换模块(3)、第3光路切换模块(6)、第4光路切换模块(7)、第1反射镜(4)、第2反射镜(5)、第1电动光闸(A1)、第2电动光闸(A2)、第3电动光闸(A3)、第4电动光闸(A4)、第1能量调节模块(B1)、第2能量调节模块(B2)、第3能量调节模块(B3)，第1分光镜(8)、第2分光镜(9)、第1能量计(C)、能量计模块(D)、光束质量分析仪(E)、时间波形测量模块(F)、第1聚焦透镜(10)、第2聚焦透镜(11)、样品控制模块(12)、损伤诊断模块(G)、光阱(13)和计算机(14)；
所述的第1光路切换模块(2)由第3反射镜(201)、第4反射镜(202)、第1电动位移台(203)组成，用于反射波长1064纳米的脉冲激光；
所述的第2光路切换模块(3)由第5反射镜(301)、第2电动位移台(302)组成，用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第1反射镜(4)和第2反射镜(5)用于反射波长532纳米的脉冲激光；
第3光路切换模块(6)由第6反射镜(601)、第7反射镜(602)、第3电动位移台(603)组成，第6反射镜(601)用于反射波长355纳米脉冲激光，第7反射镜(602)用于反射波长1064纳米脉冲激光；
第4光路切换模块(7)由第8反射镜(701)、第9反射镜(702)、第10反射镜(703)、电动旋转台(704)组成，第8反射镜(701)用于反射波长1064纳米脉冲激光，第9反射镜(702)用于反射波长532纳米脉冲激光，第10反射镜(703)用于反射波长355纳米脉冲激光；
第1能量调节模块(B1)由第1半波片(B1-1)(波长1064纳米)、第1偏振片(B1-2)、第1电动波片旋转台(B1-3)组成，第1半波片(B1-1)安装在第1电动波片旋转台(B1-3)上，电动控制第1电动波片旋转台(B1-3)旋转第1半波片(B1-1)的角度，调节波长1064纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第2能量调节模块(B2)由第2半波片(B2-1)(波长355纳米)、第2偏振片(B2-2)、第2电动波片旋转台(B2-3)组成，第2半波片(B2-1)安装在第2电动波片旋转台(B2-3)上，电动控制第2电动波片旋转台(B2-3)旋转第2半波片(B2-1)的角度，调节波长355纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
第3能量调节模块(B3)由波长为532纳米的第3半波片(B3-1)、第3偏振片(B3-2)、第3电动波片旋转台(B3-3)组成，第3半波片(B3-1)安装在第3电动波片旋转台(B3-3)上，电动控制第3电动波片旋转台(B3-3)旋转第3半波片(B3-1)的角度，调节波长532纳米脉冲激光辐照在样品上的能量；
所述的第1聚焦透镜(10)与第2聚焦透镜(11)的参数相同，第1聚焦透镜(10)与光束质量分...
【专利技术属性】
技术研发人员：李杰，巴荣声，周信达，郑垠波，丁磊，徐宏磊，柴立群，任寰，唐晓东，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：新型
国别省市：四川;51
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