[发明专利]采用放大自发辐射光源测试光学元件损伤阈值装置和方法无效

专利信息
申请号: 201310422557.X 申请日: 2013-09-16
公开(公告)号: CN104062299A 公开(公告)日: 2014-09-24
发明(设计)人: 周琼;庄亦飞;冯滔;朱健强 申请(专利权)人: 中国科学院上海光学精密机械研究所
主分类号: G01N21/88 分类号: G01N21/88
代理公司: 上海新天专利代理有限公司 31213 代理人: 张泽纯
地址: 201800 上海*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 采用 放大 自发辐射 光源 测试 光学 元件 损伤 阈值 装置 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及光学元件,特别是一种采用放大的自发辐射光源测试光学元件损伤的装置和方法。

背景技术

随着激光技术的发展和激光器功率水平的提高,对光学元件抗激光破坏能力的要求也越来越高。因此预估光学元件的抗激光破坏能力是必不可少的程序,提高损伤测试的精度具有重要的研究意义。

在光学元件的损伤阈值测试中,一般采用激光束作为测试光源,观察光学元件在激光作用下性能或者结构发生的变化,并获得元件在发生临界损伤时入射激光束的能量密度,包括损伤判定和阈值测试。前者根据样品种类,制备方法及测试条件等因素的影响,常采用相衬显微镜观测法,散射光检测法,等离子体闪光法,全息法及热光偏转法等手段研究损伤后的形貌。在进行阈值测试时,为了提高测试的准确性,一般采取多个点测试,可分为如下四种方法:1-on-1,s-on-1,n-on-1,r-on-1,而损伤阈值的定义又分为两种,即零损伤概率阈值和50%损伤概率阈值。以上实验手段对损伤阈值测试精度的改善集中于损伤形貌判定,测试光源对光学元件损伤的作用方式及阈值计算等,但是尚未有相关技术方案以准确评估光学元件的损伤阈值为目的,针对辐照光源的光场均匀性进行研究和改进。

如果测试光源的光场分布不均匀,即光通量在光束横截面上具有起伏,光学元件就会在能量密度最大的光束辐照区域最先形成损伤,但是统计能量密度时一般无法准确获得该区域的能量数据。

激光作为光学元件损伤测试的光源,由于其完全相干性,当通过一系列光学平板如透镜,衰减片,取样和分光平板时,在光学元件的两个表面之间反射的激光束迭加在一起会产生干涉条纹。这些干涉条纹所造成的场分布扰动在非线性传播中将以指数率增长,并导致介质自聚焦。而且激光的单色性也会导致其在传输过程中由于材料的不均匀,灰尘颗粒以及硬边光阑等形成衍射,产生光场分布的高频调制。

与单色光相比,宽频带光束的光强调制对比度更小,光强分布中的调制峰的强度和个数随着带宽的增加而减小,当宽频光束的带宽取一定值,光束能实现光滑分布。所以为了提高测试光源的辐照均匀度,可以采取增加光源的频带宽度,降低其时间、空间相干性等手段来减少由于光束的干涉和衍射造成的空间光场起伏。

理论和实验表明,部分相干光的频谱越宽,发散角越大,越有利于均匀照明。放大的自发辐射(ASE)是产生部分相干光的一种方法。放大的自发辐射是介于激光与荧光之间的一种过渡状态。由于集居数反转的程度尚未达到振荡阈值,激光振荡没有形成,它具有光滑的时间分布,均匀的远场分布和低相干度,但是又与荧光状态分布不同,具有很小的发散角,较小的脉冲长度和单一的偏振态。采用ASE光束作为光学元件损伤阈值测试的辐照光源,能提高测试光源的辐照均匀度,从而准确评估光学元件表面的损伤阈值。

发明内容

本发明提供一种采用放大自发辐射光源测试光学元件损伤阈值装置和方法,采用放大的自发辐射光源测试光学元件表面损伤,能减少辐照光源由于光束的干涉和衍射造成的光场起伏,从而准确评估光学元件表面的损伤阈值。

本发明的技术解决方案如下:

一种采用放大自发辐射光源测试光学元件损伤阈值装置,特点在于该装置包括ASE光源、能量衰减器、λ/2波片、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜、第一平凸透镜、平凹透镜、楔形取样镜、供待测光学元件设置的样品平台、小孔光阑、第二平凸透镜、能量计、CCD探测器和计算机,沿所述的ASE光源的激光输出方向依次是所述的能量衰减器、λ/2波片、第一高反镜、第四高反镜、第一平凸透镜、平凹透镜、楔形取样镜和待测光学元件,在所述的楔形取样镜的反射光方向分别设有第二高反镜和第三高反镜,在第二高反镜的反射光方向是所述的CCD探测器,在第三高反镜的反射光方向依次是所述的小孔光阑、第二平凸透镜和能量计,所述的计算机的输出端与所述的样品平台的控制端相连,所述的CCD探测器的输出端与所述的计算机的第一输入端相连,所述的能量计的输出端与所述的计算机的第二输入端相连,所述的计算机具有采集光场分布和光束能量的软件以及控制样品平台的驱动软件。

利用上述测试装置对光学元件损伤的测试方法,该方法包括下列步骤:

①将待测光学元件置于待测样品平台上,在计算机的软件界面设置待测样品的移动步长、每行测试点数m及行数n;

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