[发明专利]一种光学元件后表面激光损伤阈值的测试装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种光学元件后表面激光损伤阈值的测试装置及测试方法，本发明通过多次测量背向受激布里渊散射和自聚焦效应的增益情况，将传统测试方法中忽略的两种非线性效应考虑进来，得到了激光诱导光学元件后表面损伤时真实的激光能量与激光光斑大小，从而规避了不同形状的光学元件引入不同的非线性效应所带来的损伤阈值测试结果误差，本发明的测试装置和方法不仅提高了测试精度，也为开展激光诱导光学元件后表面损伤机理以及相应的提高损伤阈值工艺提供了更多的帮助。

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种光学元件后表面激光损伤阈值的测试装置及测试方法。

背景技术

在激光惯性约束聚变系统以及传统的实验平台装置中，均存在大量透明介质的使用，例如激光增益介质钕玻璃、倍频晶体KDP还有应用最为广泛的熔石英。由于激光辐照透明介质后表面的过程中，存在着后表面反射激光与入射激光相干涉的情况，使得大多数透明介质的后表面激光损伤阈值远小于体内损伤和前表面损伤对应的激光损伤阈值，因此得到一个准确的光学元件后表面激光损伤阈值不仅可以得到清楚的激光与物质相互作用的机理，同时也为探明光学元件的安全使用边界以及提高光学元件抗激光损伤能力提供了可靠的参考依据。

现有的光学元件后表面激光损伤阈值的测试方法主要分为两类，第一类测试方法是使用长焦透镜，确保瑞利长度大于样品厚度，使得样品前、后表面的光斑大小保持一致，从而忽略自聚焦效应的影响。但是此方法由于使用长焦透镜聚焦成较大的焦点光斑，因此需要较高的入射能量引起材料损伤，必然会引入背向受激布里渊散射，而受激布里渊散射散射又与样品厚度相关，因此样品后表面激光损伤阈值测试存在变量影响精度。第二类测试方法是通过短焦透镜聚焦辐照样品后表面，但是此方法忽略了测试过程中，随着强度的提升，自聚焦效应将会放大，聚焦光斑变小，因此会影响测试结果精度。

由于现有的光学元件后表面激光损伤阈值测试方法很难保证测试的精度，因此需要发明一种光学元件后表面激光损伤阈值测试装置及测试方法。这对开展光学元件的材料特性以及损伤机理方面的研究具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种光学元件后表面激光损伤阈值的测试装置及测试方法，用以解决传统光学元件后表面激光损伤阈值测试方法中，存在着背向受激布里渊散射和自聚焦效应影响测试精度的问题。本发明的装置及测试方法通过对比实验评估测试过程中的背向受激布里渊散射以及自聚焦效应的增益情况，排除其非线性效应对测试结果的影响，从而得到精准的光学元件后表面激光损伤阈值。

为了达到上述发明目的，本发明专利提供的技术方案如下：

一种光学元件后表面激光损伤阈值的测试装置，包括：用于产生射向待测光学元件的入射激光的激光器，所述入射激光的主光路上沿着其出射方向依次设有半波片、偏振片、分光片、透镜、第一电动位移平台和第二电动位移平台，

用于测量入射激光在分光片上产生的分光路光束的激光能量的第一能量计，

以及计算机，所述计算机分别通过数据线与激光器、半波片、第一能量计、第二能量计、第一电动位移平台和第二电动位移平台；

其中，所述第一电动位移平台上安装有待测光学元件、设置于待测光学元件一侧并与待测光学元件的后表面相齐平的分划板，透镜的焦点位于待测光学元件的后方；

所述第二电动位移平台上安装有测试光斑系统和用于测量主光路上的激光能量的第二能量计。

具体地，所述第一电动位移平台的一侧还设置有用于通过光照判断分划板与待测光学元件的后表面是否齐平以对分划板的位置进行校准的平行光管。

具体地，所述测试光斑系统包括显微物镜和CCD相机。

具体地，所述第一电动位移平台和第二电动位移平台的移动误差均小于10μm。

一种光学元件后表面激光损伤阈值的测试方法，具体包括以下步骤：