[发明专利]一种测量激光损伤三维结构的装置及方法

权利要求书

1.一种测量激光三维损伤的装置，其特征在于，包括超辐射发光二极管光源，聚焦透镜、准直透镜，衰减片，起偏器，分光棱镜，四分之一波片，反射镜，成像透镜，检偏器，成像设备；所述超辐射发光二极管光源沿光束方向放置聚焦、准直透镜，之后依次设置一个衰减片、起偏器和分光棱镜；沿经分光棱镜分离的反射光束方向依次设置四分之一波片、反射镜；反射镜的反射光束的方向依次放置检偏器、成像透镜和成像设备；所述起偏器与检偏器的方向垂直；所述成像透镜可选的焦距范围为5～12厘米，成像透镜到成像设备靶面的距离为11.25～48厘米，样品放置在与成像透镜距离6～16厘米的位置；所述装置还包括压电陶瓷和电控平移台，所述电控平移台与计算机连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，成像设备的最小像素单元≤8.7微米，其分辨率≥(700×700)。

3.一种激光三维损伤的检测方法，其特征在于，应用权利要求1或2所述装置进行检测；将待测量的样品放置在与成像透镜距离6～16厘米的位置，通过控制电控平移台和压电陶瓷，逐步调整样品距离分光棱镜的距离；所述调整是将电控平移台向分光棱镜方向推进，每推进一步，记录成像设备采集的信息；

所述方法中采集信息的步骤具体是：(1)保留物光束和参考光束，调整压电陶瓷分别记录四幅相移图，强度标记为I₁、I₂、I₃、I₄；(2)只保留物光束记录一幅待测样品的衍射光斑，强度标记为(3)只保留参考光束记录一幅参考光光斑，强度标记为控制电控平移台移动，重复(1)～(3)的过程，直至采集完成；

将采集的信息按照四步移相法计算在成像设备靶面处的待测样品的相位分布，具体计算过程如下：

(a)对相移器加载电压后，引入四步相移得到如下光强度图：

式中为被测物体波面与参考波面相位差分布(即)；

(b)为了得到损伤的信息，对变形后的4幅光强图两两取差，即I'₄-I'₂、I'₁-I'₃：

(c)对I′₁、I′₂取平方，再求和则可得到：

(d)消去参考光后，即可得到相关的损伤强度信息：

(e)将I′₁、I′₂相除，则可以得到相位差的正切函数：

(f)对取得的相位差的正切函数取反正切，从而得到关于相位差的值：

(g)将不同深度的数据重复(a)-(f)的过程，并将其相位信息以切片的形式堆积叠加，从而获得关于该处激光损伤的三维分布。

4.权利要求1或2所述的装置或权利要求3所述的方法在光学元件激光损伤的修复或加工方面的应用。