[发明专利]一种基于偏振参数识别光学薄膜激光损伤的方法和装置

说明书

本发明涉及一种基于偏振参数识别光学薄膜激光损伤的方法和装置，其克服了现有技术中判别薄膜是否发生损伤，常常会造成“误判”现象，适用于激光损伤阈值测量中各类光学元件及镀膜元件表面损伤的在线判别，具有快速、准确的特点。本发明采用的技术方案如下：包括用于安装薄膜测试样品的二维工作台，二维工作台两侧分别设置有入射光路和反射光路，入射光路一侧依次设置有光源、滤光片、平行光管和起偏器，反射光路一侧依次设置有波片、检偏器和光电接收器，高能激光器的激光发射端正对薄膜测试样品表面，在高能激光器的激光脉冲输出方向依次设置有衰减器和会聚透镜，其中二维工作台、波片、检偏器、高能激光器、接收器和衰减器均连接至工业控制计算机。

技术领域：

本发明涉及一种光学元件损伤识别装置及识别方法，尤其是涉及一种基于偏振参数识别光学薄膜激光损伤的方法和装置。

背景技术：

在大功率、高能量激光系统中，存在着数以万计的光学薄膜元件，这些薄膜元件的抗激光损伤性能与光学系统的正常有效运转密不可分。鉴于此，许多光学薄膜元件都有激光损伤阈值(laser-induced damage threshold,LIDT)的指标要求。遗憾的是，目前对LIDT的测试效率很低、重复性差，且测试的成本较高。存在这些问题的主要原因是缺乏快速有效的损伤识别方法。关于损伤的识别方法，国际标准化委员会推荐相衬显微法作为薄膜损伤的判别方法(ISO21254)，这种方法采用放大倍率为100-150倍的Normaski显微镜对激光辐照后的表面进行观测，以判别薄膜是否发生损伤。该方法存在的主要问题是，满足放大倍率100-150的显微镜，其工作距一般都很短。安装在自动化的激光损伤阈值测试仪中，会对高能辐照激光束产生遮挡，从而无法实现测试。因此，需要反复将样品移动到辐照光路之外去测试，从而降低了测试效率，难以满足工业生产的需要。

鉴于此，国内外也有一些研究者开发出其他损伤识别方法，主要有散射光强法、等离子体闪光法、光声测量法、光热法等，这些方法各有其优缺点。散射光强法的原理是：当激光以一定的角度斜入射到样品上时，如果样品表面的辐照点处无疵点，则反射光将按几何光学的规律镜像反射，这时遮挡住反射主光线，不使其进入光电接收器，就不会有电信号输出。当样品表面的辐照点处不光滑，或被激光辐照后产生损伤，则主光线中相当一部分能量不能定向反射，而是产生散射，对应光电接收器就能接收到散射的光信号，从而就有电信号输出，通过探测光电接收器有无电信号输出，实际上是探测激光辐射前后电信号的变化就可判断激光照射区域是否损伤，此方法对被测样品表面的光洁度要求高，如果激光辐射前表面光洁度不够，即使激光辐射引起了损伤，探测器输出电信号也不会有太大的变化，因而不能准确地进行损伤判别。等离子体闪光法也是判别激光损伤的一种常用方法，该方法基于激光与光学表面相互作用时将离化光学表面的物质，产生自由电子和离子，即等离子体的原理，通过光敏元件探测激光与光学表面相互作用时的等离子体闪光就可以判断是否存在损伤。通常，检测激光为单色光(如氦氖激光的波长632.8nm)，而等离子体闪光为复色光，因此需要消除作用激光对应的光谱，才可以准确探测到等离子体闪光，即由此来判断光学表面是否存在损伤的现象。常规的等离子体闪光判别法是在光学表面附近安装一光电接收器件，当存在闪光时，光电接收器件输出一电平信号，即以光强变化作为损伤与否的判据。然而，当激光的强度足够高时，大气也会发生击穿出现等离子体闪光现象。当强激光作用于薄膜表面并发生等离子体闪光时，在大多数情况下，得到的是薄膜和大气的复合等离子体，或者仅仅得到的是大气等离子体闪光，因此，采用常规的探测光强的方式来判别薄膜是否发生损伤，常常会造成“误判”现象。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于偏振参数识别光学薄膜激光损伤的方法和装置，其克服了现有技术中判别薄膜是否发生损伤，常常会造成“误判”现象，适用于激光损伤阈值测量中各类光学元件及镀膜元件表面损伤的在线判别，具有快速、准确的特点，实现了整个激光损伤判别系统的全自动化过程，在实际工业生产中有广泛的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：