[发明专利]一种晶体激光预处理与点对点损伤测试装置及测试方法

说明书

本发明涉及一种晶体激光预处理与点对点损伤测试装置及测试方法，属于激光预处理与损伤测试领域。本发明包括亚纳秒激光脉冲对待测样品晶体的激光预处理和纳秒激光脉冲对待测样品晶体预处理点的在线损伤阈值测试。通过测试装置中的半波片、偏振片和小孔光阑实现亚纳秒激光脉冲和纳秒激光脉冲的共线，从而准确实现晶体的在线点对点损伤阈值测试。本发明提供了一种简单有效的测试方法和测试装置，有效解决了晶体预处理之后再进行损伤阈值测试难以准确找到预处理点的问题，能实现晶体预处理之后的在线损伤阈值测试，具有结构简单、易于操作并且找点精准的特点。

技术领域

本发明涉及一种晶体激光预处理与点对点损伤测试装置及测试方法，尤其涉及在线准确寻找晶体上激光预处理点的测试方法及测试装置，属于光学元件激光预处理及损伤测试领域。

背景技术

在当前的惯性约束激光驱动器以及其他涉及到高能量激光频率转换的应用中，频率转换晶体的损伤问题一直是限制激光能量增加的重要因素。提高晶体损伤阈值的方法通常是采用亚纳秒紫外脉冲激光对晶体进行预处理。该方法是通过将晶体放置于焦面，接受能量低于其损伤阈值的聚焦激光辐照，逐步提高激光辐照能量密度，进而提高晶体的损伤阈值。根据美国利弗莫尔实验室的研究结果，晶体预处理最佳光源为500皮秒(ps)紫外激光器。激光驱动器工程参数为数纳秒(ns)紫外激光，所以需要先用500ps紫外激光器对晶体进行激光预处理，再用纳秒紫外激光器进行损伤阈值测试，以验证不同激光预处理参数(激光能量区间、能量步长及辐照发次等)对晶体损伤阈值的影响。

在对晶体上不同激光参数的预处理点离线损伤测试中，因为激光预处理前后，晶体的外观形貌没有变化，因此在随后的损伤阈值测试中难以精确寻找对应的预处理点。目前采用的方法是先对整块晶体或晶体上部分区域进行某一参数的激光预处理，再离线对其进行损伤阈值测试。该方法无法同时实现在线的点对点激光预处理和损伤阈值测试，耗时长、效率低，并且极易受辐照过程中光斑交叠的影响。

中国专利文件200910073207.0，公开了一种光学晶体元件激光损伤阈值检测装置，利用控制计算机编程来控制伺服电动机和平板直线电机的运动，使光学晶体元件上起始测试区域处于激光光束路径上，通过竖直微位移工作台和水平微位移工作台调整CCD摄像头与光学晶体元件之间的相对位置，伺服电动机的旋转运动通过滚珠丝杠转化为滚珠丝母的直线运动，滚珠丝母带动丝母滑块上下运动，从而带动L形直线电机支撑板的上下运动，使平板直线电机可以上下调节光学元件夹具体的高度，用于光学晶体元件激光损伤阈值的检测。但是该装置仅仅能实现晶体表面和亚表面的损伤阈值测试，没有体损伤阈值测试的技术手段，该装置也没有晶体预处理的过程，无法探究不同激光参数预处理对晶体损伤阈值的影响，且该装置也没有保证激光能垂直入射到光学元件表面的技术手段。

中国专利文件201610414569.1，公开了一种纳秒激光脉冲作用KDP晶体后在其体内形成的针状损伤点几何尺寸分布的测量装置及测量方法，属于KDP晶体技术领域中的KDP晶体体损伤的测量装置及测量方法，使用晶体体内针状损伤点几何尺寸分布作为评价晶体抗损伤性能的评价标准，并提出相应的测试方法和测试装置。这种评价标准及其测试方法可以避免损伤阈值及其测试方法的缺陷。但是该测量装置和测量方法仅仅是KDP晶体的体损伤阈值测试及抗损伤性能评价，没有晶体表面损伤测试及损伤评价的技术手段。该装置没有晶体激光预处理的过程，也没有随后进行点对点损伤阈值测试的方法和装置，且该装置也无法保证激光能垂直入射到晶体表面。