[发明专利]一种光学薄膜激光损伤阈值测试系统及其方法

说明书

本发明涉及一种光学薄膜激光损伤阈值测试方法，包括如下步骤：S1、测试得到光学薄膜单脉冲激光损伤时的激光能量密度F_th；S2、使单脉冲激光对光学薄膜进行辐照，记录下光学薄膜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，得到光学薄膜多脉冲激光辐照损伤时的激光损伤阈值F_N；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的激光损伤阈值曲线。有益效果是不仅仅保证多脉冲激光辐照下光学薄膜激光损伤阈值测量准确性、同时大大提高多脉冲辐照下光学薄膜损伤阈值的测试效率。

【技术领域】

本发明涉及光学检测领域，具体涉及一种光学薄膜损伤阈值测试系统及其方法。

【背景技术】

强激光对光学薄膜的破坏制约着激光向高功率、高能量发展，也是影响光学薄膜稳定性、可靠性和使用寿命的重要因素。随着超强超短激光器应用范围的不断扩大，光学薄膜或者光学元件抗损伤性能的重要性日益突出，而准确、高效地测试激光薄膜的损伤阈值是提高激光薄膜抗损伤能力的先决条件。近年来，国际标准化委员会颁布了ISO11524-1和ISO11524-2，这是对激光引起光学元件损伤而制定的国际标准。

目前关于飞秒激光多脉冲辐照下光学薄膜损伤阈值的测量方法主要是用标准的概率法，即固定激光的脉冲数目，通过能量衰减系统将入射的激光能量按一定能量台阶从高到低逐次辐照不同样品表面，直到样品不发生损伤(零概率损伤)的最大能量密度，此时认为该能量密度为该激光脉冲数目下的激光损伤阈值。该方法操作步骤繁琐，在特定激光脉冲辐照数下，要有多个能量台阶的测试，且每个能量台阶要测试多个点以找到零概率损伤的最大能量密度，不仅在测量过程中耗费时间，并且在需要大量的测试样品。

由于现有的飞秒激光多脉冲辐照下光学薄膜的损伤测试方法很难确保光学薄膜损伤阈值测试的高效性、准确性，因此，提出一种简单、高效、准确的飞秒激光多脉冲辐照下光学薄膜的损伤阈值测试要求越来越急迫。

【发明内容】

本发明的目的是，提出一种不仅仅保证多脉冲激光辐照下光学薄膜激光损伤阈值测量准确性、同时大大提高多脉冲辐照下光学薄膜损伤阈值的测试效率的光学薄膜损伤阈值测试系统。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是一种光学薄膜激光损伤阈值测试系统，上述测试系统包括飞秒激光器、两个反射镜、能量衰减系统、机械快门、聚焦透镜、楔形片、光束质量分析仪、能量计、供光学薄膜放置的二维移动平台、CCD相机和电脑，上述电脑设有数据输出卡和运动控制卡；上述飞秒激光器连接至数据输出卡，上述二维移动平台连接至运动控制卡，上述光束质量分析仪、能量计、CCD相机连接至电脑，上述数据控制卡用于控制飞秒激光器输出飞秒激光，上述运动控制卡用于控制二维移动平台的水平和垂直移动，上述光学薄膜安装在二维移动平台上，上述CCD相机摄像头对准光学薄膜；上述飞秒激光器、两个反射镜、能量衰减系统、机械快门、聚焦透镜、楔形片在一个激光光路上，上述光束质量分析仪和能量计用于分别收集楔形片反射方向的激光光束，上述光束质量分析仪用于激光质量分析，上述能量计用于测量激光的能量；上述光学薄膜表面接收楔形片透射方向的激光光束，上述反射镜、能量衰减系统用于调整飞秒激光器发出的激光能量密度，上述机械快门用于调整到达光学薄膜表面激光的脉冲数目，上述聚焦透镜用于调节激光光束焦点到光学薄膜表面，上述CCD相机用于记录激光光斑在光学薄膜表面的位置。

本发明的再一目的是，提出一种不仅仅保证多脉冲激光辐照下光学薄膜激光损伤阈值测量准确性、同时大大提高多脉冲辐照下光学薄膜损伤阈值的测试效率的光学薄膜损伤阈值测试方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是一种光学薄膜激光损伤阈值测试方法，上述测试方法运行在上述的测试系统上，包括如下步骤：