[发明专利]一种光学薄膜激光损伤阈值测试系统及其方法

权利要求书

1.一种光学薄膜激光损伤阈值测试方法，运行在光学薄膜激光损伤阈值测试系统上，所述测试系统包括飞秒激光器(1)、两个反射镜(2)、能量衰减系统(3)、机械快门(4)、聚焦透镜(5)、楔形片(6)、光束质量分析仪(7)、能量计(8)、供光学薄膜(9)放置的二维移动平台(10)、CCD相机(11)和电脑(12)，所述电脑(12)设有数据输出卡(13)和运动控制卡(14)；所述飞秒激光器(1)连接至数据输出卡(13)，所述二维移动平台(10)连接至运动控制卡(14)，所述光束质量分析仪(7)、能量计(8)、CCD相机(11)连接至电脑(12)，所述数据输出卡(13)用于控制飞秒激光器(1)输出飞秒激光，所述运动控制卡(14)用于控制二维移动平台(10)的水平和垂直移动，所述光学薄膜(9)安装在二维移动平台(10)上，所述CCD相机(11)摄像头对准光学薄膜(9)；所述飞秒激光器(1)、两个反射镜(2)、能量衰减系统(3)、机械快门(4)、聚焦透镜(5)、楔形片(6)在一个激光光路上，所述光束质量分析仪(7)和能量计(8)用于分别收集楔形片(6)反射方向的激光光束，所述光束质量分析仪(7)用于激光质量分析，所述能量计(8)用于测量激光的能量；所述光学薄膜(9)表面接收楔形片(6)透射方向的激光光束，所述反射镜(2)、能量衰减系统(3)用于调整飞秒激光器(1)发出的激光能量密度，所述机械快门(4)用于调整到达光学薄膜(9)表面激光的脉冲数目，所述聚焦透镜(5)用于调节激光光束焦点到光学薄膜(9)表面，所述CCD相机(11)用于记录激光光斑在光学薄膜(9)表面的位置；其特征在于所述测试方法包括如下步骤：

S1、调整入射激光为单脉冲激光，移动光学薄膜(9)至激光光斑位置，将入射单脉冲激光的峰值激光能量密度由高到低调节，利用1-on-1模式进行测试得到光学薄膜(9)单脉冲激光损伤时的激光能量密度F_th；

S2、将入射单脉冲激光的激光能量密度调节至低于F_th的某一值F₀，调整机械快门(4)为常开状态，使单脉冲激光对光学薄膜(9)进行辐照，记录下光学薄膜(9)表面激光损伤边界不再增大时的激光损伤区域边界坐标(x_i,y_i)，同时记录下单脉冲激光辐照的次数n；

S3、将激光能量密度的高斯分布与激光损伤区域分布对照，计算多脉冲激光的脉冲数目为N时，辐照光学薄膜(9)的激光损伤阈值F_N，N等于单脉冲激光辐照的次数n；公式如下：

式中：

F_N(x_i,y_i)-激光损伤阈值，单位J/cm²；

F₀-入射单脉冲激光峰值激光能量密度，单位J/cm²；

(x_i,y_i)-激光损伤区域边界坐标，单位um；

ω_x，ω_y-激光光斑横向与纵向的高斯半径，单位um；

S4、不断改变入射的激光能量密度，重复执行步骤S2、S3，得到不同脉冲数目的飞秒激光辐照下光学薄膜(9)的激光损伤阈值曲线。

2.根据权利要求1所述的一种光学薄膜激光损伤阈值测试方法，其特征在于：所述飞秒激光器(1)发出的激光波长为800nm。

3.根据权利要求1所述的一种光学薄膜激光损伤阈值测试方法，其特征在于：所述飞秒激光器(1)发出的激光脉冲宽度为65fs～120fs。

4.根据权利要求1所述的一种光学薄膜激光损伤阈值测试方法，其特征在于：所述飞秒激光器(1)的重复频率为1kHz。

5.根据权利要求1所述的一种光学薄膜激光损伤阈值测试方法，其特征在于：所述飞秒激光器(1)输出的激光能量范围为0.1mJ～1mJ。

6.根据权利要求1所述的一种光学薄膜激光损伤阈值测试方法，其特征在于：所述反射镜(2)、能量衰减系统(3)调整后的激光能量密度范围为0.2J/cm2～0.5J/cm2。