[发明专利]一种光学元件损伤的在线监测方法及系统

说明书

本发明公开了一种光学元件损伤的在线监测方法及系统，该方法包括：采集光学元件表面预设位置被照射时产生的超声信号；将超声信号转换为数字信号；根据数字信号、超声信号在光学元件中的传播速度、损伤直径、光学元件表面预设位置以及超声信号的出射位置计算损伤位置。通过实施本发明，采用光致声场效应，实现了激光器在正常工作情况下对光学元件损伤情况的实时在线监测；同时，通过获取超声信号的传播参数可以计算得到光学元件损伤位置与尺寸，便于详细了解光学元件损伤情况。由此，在激光器正常工作情况下可以及时移动透镜位置，避开损伤区域，有利于激光器寿命的提高。

技术领域

本发明涉及激光损伤测试技术领域，具体涉及一种光学元件损伤的在线监测方法及系统。

背景技术

高功率激光驱动器要求在长时间范围内稳定工作，或者系统的性能不产生明显降低。但是系统中光学元件受高功率激光辐照以后，很容易产生元件损伤。这种损伤在后续激光脉冲作用下会继续发展，影响高功率激光驱动器的光束输出质量，同时受调制的激光脉冲会造成后续光学元件的破坏，严重时将导致整个系统瘫痪。光学元件的抗激光损伤特性将直接影响整个系统的设计以及系统运行的性能，因而光学元件的激光损伤问题一直是激光向高能量、高功率方向发展的“瓶颈”，同时也是影响整个激光驱动器系统使用寿命的决定性因素之一。因此，光学元件损伤特性研究一直是发展高功率激光系统必须公关的一个课题。

现有的检测方法大多是在光学元件挑选阶段对其本征缺陷进行检测，不能在激光器工作过程中对光学元件状况进行在线监测，不利于大型精密光学系统的实际使用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种光学元件损伤的在线监测方法及系统，以解决现有技术中无法及时在线监测激光系统中光学元件损伤的技术问题。

本发明提供的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种光学元件损伤的在线监测方法，该监测方法包括：采集光学元件表面预设位置被照射时产生的超声信号；将所述超声信号转换为数字信号；根据所述数字信号、超声信号在光学元件中的传播速度、损伤直径、所述光学元件表面预设位置以及超声信号的出射位置计算损伤位置。

进一步地，该光学元件损伤的在线监测方法还包括：改变光学元件表面被照射位置，重复本发明实施例第一方面所述的光学元件损伤的在线监测方法计算损伤位置。

进一步地，根据所述数字信号、超声信号在光学元件中的传播速度、损伤直径、所述光学元件表面预设位置以及超声信号的出射位置计算损伤位置，包括：根据所述数字信号确定沿损伤上边界传播时长以及沿损伤下边界传播时长；根据超声信号在光学元件中的传播速度、沿损伤上边界传播时长计算损伤上边界与光学元件表面预设位置之间的距离；根据损伤上边界与光学元件表面预设位置之间的距离、光学元件表面预设位置以及超声信号的出射位置计算损伤上边界与光学元件表面之间的垂直距离；根据损伤上边界与光学元件表面之间的垂直距离、超声信号在光学元件中的传播速度、沿损伤下边界传播时长、光学元件表面预设位置以及超声信号的出射位置计算损伤直径；根据损伤上边界与光学元件表面预设位置之间的距离、损伤直径、光学元件表面预设位置以及超声信号的出射位置计算损伤位置。

进一步地，改变光学元件表面被照射位置时，光学元件表面被照射位置与超声信号的出射位置之间的水平距离不变。

本发明实施例第二方面提供一种光学元件损伤的在线监测系统，该系统包括：激光超声激励单元、激光超声检测单元、超声数据处理单元，所述激光超声激励单元包括光源，所述光源发出的光入射到所述光学元件表面预设位置，产生超声信号；所述激光超声检测单元接收所述超声信号，将所述超声信号转换为电信号输出至所述超声数据处理单元；所述超声数据处理单元包括信号转换模块以及位置计算模块，所述信号转换模块将所述电信号转换为数字信号，将所述数字信号进行分析处理；所述位置计算模块根据处理后的数字信号、超声信号在光学元件中的传播速度、损伤直径、所述光学元件表面预设位置以及超声信号的出射位置计算损伤位置。